2020 Fiscal Year Research-status Report
Challenge for the complete control of neutron reaction -Creation of flexible neutron spectrum field
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19K15474
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
相澤 直人 東北大学, 工学研究科, 助教 (70707033)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中性子核反応 / 中性子スペクトル / 中速中性子 / 原子炉実験 / 核変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な中性子スペクトル場を生み出すことによる中性子核反応の制御を究極の目標に据え、2020年度研究では異なる2つの中性子スペクトル場を有する臨界炉心を用いて、中性子スペクトル場の違いにおける熱中性子よりエネルギーの大きな中速中性子に対する核変換実現性を明らかにすることを目的として以下の項目を実施した。
１．原子炉実験に先立ち、異なる2つの中性子スペクトル場を有し、かつ施設制限値を満足する実験炉心体系の検討を、数値解析シミュレーションによって実施した。中性子スペクトルが比較的軟らかいポリエチレン減速ウラン燃料集合体をベースとし、炉心の一部に減速能が小さい黒鉛ならびに鉛を燃料集合体構成材料に使用した場合の検討を行い、最終的に実験体系として炉心の一部に鉛を用いた領域を設けた炉心を選定した。
２．京都大学臨界集合体実験装置KUCA A架台に、ポリエチレン減速ウラン燃料領域と鉛使用ウラン燃料領域からなる炉心を構築し、臨界炉心における反応度特性の測定を行った。そして、2019年度実験にて選定した中速中性子に感度を持つIn、Ta、Cu、Wをそれぞれの燃料領域に設置し、臨界体系において中性子照射を行い、実験試料の放射能測定を行った。ポリエチレン減速領域と鉛使用ウラン燃料領域における実験試料の放射能を比較した結果、減速能の違いによる中性子スペクトル場の違いに対して各実験試料の放射能に有意な違いがあることが確認され、中性子スペクトルが硬い鉛使用ウラン燃料領域ではポリエチレン減速ウラン燃料領域と比べて中速中性子による反応の影響が顕著であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度の原子炉実験に先立って予定していた「様々な減速材・反射材材料を用いた仮想原子炉実験体系に対する数値解析」については、鉛と黒鉛を減速材として用いた体系による検討を進め、減速材の違いによる中性子スペクトル特性に関する知見を得ることができた。加えて、数値解析を踏まえて実施した原子炉実験では、「中性子スペクトル場の違いに対する中性子エネルギーの放射化反応率への影響」を確認することができた。
一方で、当初計画では、実験にて加速器駆動システム実験体系にて未臨界度（中性子増倍率）を変更した場合の実験試料の放射化反応率の測定実験を予定していたが、装置の不調により当該実験を実施することができなかったため、今後数値解析による代替検討を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度の実験結果に対する数値解析による分析を進めるとともに、2020年度に実施できなかった加速器駆動システム実験体系における未臨界度（中性子増倍率）を変更した場合の実験試料の放射化反応率測定実験について、数値解析による代替検討を行う。このとき、実験で同時に検討することが難しかった中性子源と炉心位置による影響についても、仮想実験体系により検討する。また、黒鉛・鉛以外の減速材・反射材材料を用いた仮想原子炉実験体系に対する数値解析を実施する。そして、得られた中性子増倍率および減速材の違いに対する中性子スペクトル場への影響の知見から、任意核種の核変換実現性を検討する計画である。
なお、2021年度は実験施設都合により、原子炉実験を実施することが難しいことから、数値実験を中心として本研究を実施する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの流行により、予定していた国内出張が取りやめとなり、旅費が減少したためである。
これらの差額は、次年度に物品費として使用予定である。
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