AbstractRecently, Sumita et al. (Fusion Eng. Des., 18 (1991) 355–360) have shown that useful information can be obtained about tritium production reaction rates by studying the time-dependent neutron spectra following a pulse of 14 MeV neutrons. In this paper, we report the time-dependent tritium production rate (TPR), total (time-integrated) tritium breeding ratio (TBR) and neutron spectra following a thermal pulse in finite and infinite 3He + C assemblies with two different atomic densities of 3He and different values of η (the ratio of cold to epicold neutrons in the injected pulse). These results have been obtained by solving the multigroup diffusion equation as an eignvalue problem.For an infinite assembly with a natural atomic density of 3He in graphite, TPR remains essentially constant up to about 1 μs for all the values of η considered here. It shows a gradual decrease in the range 1–10 μs and at later times the fall is rather steep. As expected, the TPR value increases as η increases, but remains less than unity. For the higher atomic density, our results exhibit the same qualitative features. However, the TPR value remains constant only up to 100 ns after the injection of the pulse, and the constant value of TPR is greater than unity. The time-dependent neutron spectra show significant changes only in the sub-Bragg region.Our calculations also show that the TBR value increases with assembly size for a given value of η and/or atomic density of 3He in graphite. From these results, we may conclude that 3He is a viable substitute for lithium for tritium breeding.
抄録 最近、Sumitaら（Fusion Eng. Des., 18 (1991) 355–360）は、14 MeV中性子パルス後の時間依存中性子スペクトルを研究することにより、トリチウム生成反応率に関する有用な情報が得られることを示した。本論文では、有限および無限の3He＋C集合体において、2種類の異なる3He原子密度と異なるη値（入射パルス中の冷中性子と熱外中性子の比）に対する、時間依存トリチウム生成率（TPR）、全（時間積分）トリチウム増殖比（TBR）、および中性子スペクトルを報告する。これらの結果は、多群拡散方程式を固有値問題として解くことにより得られた。 黒鉛中の3He原子密度が天然の無限集合体では、TPRはここで検討したすべてのη値について約1μsまで本質的に一定に保たれる。1〜10μsの範囲では緩やかな減少を示し、それ以降の時間では減少はかなり急峻となる。予想どおり、TPR値はηの増加とともに増加するが、1未満のままである。より高い原子密度の場合、我々の結果は同じ定性的特徴を示す。しかし、TPR値はパルス注入後わずか100nsまで一定に保たれ、その一定値は1より大きい。時間依存中性子スペクトルは、サブブラッグ領域でのみ有意な変化を示す。 我々の計算はまた、黒鉛中の3Heの所与のη値および/または原子密度に対して、TBR値が集合体サイズとともに増加することを示している。これらの結果から、3Heはトリチウム増殖のためのリチウムの代替として有効であると結論づけることができる。