The design of the demonstration fusion neutron source (DEMO-FNS) demonstration fusion–fission hybrid facility is carried out at the National Research Center 'Kurchatov Institute' in Russia. For the implementation of the DEMO-FNS project, it is important to assess the effect of the fast neutron spectrum on radiation-induced damage to the device materials, primarily the materials of the first wall, which is the most problematic unit of the device. Due to the lack of real hybrid fusion devices, the study can only be carried out using computer simulations of the experiment. A computer simulation using the Monte Carlo method was carried out to calculate the developed three-dimensional full-scale model of the DEMO-FNS reactor with a blanket for the transmutation of minor actinides. The MCNP-4 code was used with cross-sections from the FENDL-2.1 and ENDF/B-6 files, as well as with cross sections for calculating radiation displacements. The neutron spectrum in the first wall of DEMO-FNS was determined at the power of a volumetric deuterium–tritium neutron of 1.42 × 1019 n s−1. It was found that beryllium as a plasma-facing material has too short lifetime under the neutron load on the first wall and divertor plates of DEMO-FNS. The replacement beryllium to tungsten is problematic and requires special study. Copper alloys have sufficient resistance to the effects of neutron radiation of DEMO-FNS for one full power year, but will require several replacements when operating the device for more than 10 years. The steels used in fast reactors can meet the operational requirements of the first wall of DEMO-FNS. To solve the problem of choosing materials for the first wall of DEMO-FNS, new experimental researches on changes in the physical properties of these materials in the fast neutron spectrum are needed.
実証用核融合中性子源（DEMO-FNS）実証用核融合・核分裂ハイブリッド施設の設計は、ロシアの国立研究センター「クルチャトフ研究所」で進められている。DEMO-FNSプロジェクトの実施にあたっては、高速中性子スペクトルが装置材料、特に装置の最も問題となるユニットである第一壁材料に及ぼす放射線損傷への影響を評価することが重要である。実際のハイブリッド核融合装置が存在しないため、研究はコンピュータシミュレーションによる実験によってのみ実施可能である。モンテカルロ法を用いたコンピュータシミュレーションを実施し、マイナーアクチニドの核変換用ブランケットを備えたDEMO-FNS原子炉の開発済み三次元フルスケールモデルを計算した。MCNP-4コードをFENDL-2.1およびENDF/B-6ファイルからの断面積とともに使用し、さらに放射線変位計算用の断面積も使用した。DEMO-FNSの第一壁における中性子スペクトルは、体積重水素・トリチウム中性子の出力1.42×10¹⁹ n s⁻¹において決定された。ベリリウムはプラズマ対向材料として、DEMO-FNSの第一壁およびダイバータ板への中性子負荷下では寿命が短すぎることが判明した。ベリリウムからタングステンへの交換は問題があり、特別な研究が必要である。銅合金は、DEMO-FNSの中性子放射線の影響に対して1フルパワー年間は十分な耐性を有するが、10年以上の装置運転には数回の交換が必要となる。高速炉で使用される鋼は、DEMO-FNSの第一壁の運転要件を満たすことができる。DEMO-FNSの第一壁材料の選択問題を解決するには、高速中性子スペクトルにおけるこれらの材料の物理的特性の変化に関する新たな実験研究が必要である。