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MYRRHA （ハイテク応用のための多目的ハイブリッド研究炉）は、陽子加速器と結合した原子炉の設計プロジェクトです。これにより、加速器駆動システム（ADS）になります。MYRRHAは、亜臨界または臨界の2つの構成が可能な鉛ビスマス冷却高速炉になります。 [1]
このプロジェクトは、ベルギー原子核研究センター（SCK CEN）によって管理されています。その設計は、小型陽子加速器と鉛ビスマス共晶ターゲットを使用した最初の研究プロジェクトであるGUINEVEREで得られた経験に基づいて調整されます。[2]
MYRRHAは2036年に建設される予定で、第一段階（100MeV LINAC加速器）は実証に成功すれば2026年に完成する予定である。[3]
コンセプト
従来の発電用原子炉では、核燃料は、核分裂イベントで放出された2つまたは3つの中性子が燃料内の他の1つの原子を核分裂させるように配置されています。これは臨界と呼ばれます。この正確なバランスを維持するために、制御棒や中性子毒などのいくつかの制御システムが使用されています。このような設計のほとんどでは、制御が失われると暴走反応につながり、燃料が溶融するまで加熱される可能性があります。さまざまなフィードバックシステムとアクティブ制御により、これを防ぎます。
数多くの先進的な原子炉設計の背後にある概念は、燃料を常に臨界点以下に配置することです。通常の状況では、中性子数が減少し続けると、燃料は急速に「オフ」になります。電力を生成するには、他の中性子源を用意する必要があります。ほとんどの設計では、高濃縮ウランなどの中性子が豊富な燃料で稼働する、はるかに小型の 2 番目の原子炉から中性子が供給されます。これが高速増殖炉や同様の設計の基礎です。これが機能するためには、原子炉は一般に中性子断面積の小さい冷却剤を使用する必要があります。水では中性子が減速しすぎます。高速原子炉の一般的な冷却剤は、ナトリウムまたは鉛ビスマスです。
加速器駆動型原子炉では、これらの余分な中性子は粒子加速器によって供給されます。粒子加速器は陽子を生成し、ターゲット（通常は重金属）に打ち込みます。陽子のエネルギーにより、ターゲット内の原子から中性子が叩き出されます。このプロセスは中性子破砕と呼ばれます。これらの中性子はその後、原子炉に送り込まれ、原子炉を臨界状態に戻すために必要な数になります。MYRRHA 設計では、鉛ビスマス冷却燃料をターゲットとして使用し、陽子を原子炉のコアに直接打ち込みます。
コンポーネント
MYRRHAは現在開発中の研究炉プロジェクトで、使用済み燃料の照射から材料の照射試験まで、さまざまな研究用途でADSと鉛冷却高速炉のコンセプトの実現可能性を実証することを目指しています。 [4]高速陽子ビームを照射して核破砕ターゲットに衝突させ、中性子を生成する線形加速器が開発中です。これらの中性子は、亜臨界モードで運転しているときに原子炉を稼働させるために必要ですが、汎用性を高めるために、原子炉は高速中性子ゾーンと熱中性子ゾーンを備えた臨界モードでも動作するように設計されています。
アクセル
加速器は最大4mAのビーム電流で陽子を600MeVのエネルギーまで加速します。亜臨界モードでは、加速器が停止すると原子炉の電力が即座に低下します。熱サイクルを回避するには、加速器の信頼性が非常に高くなければなりません。MYRRHAは、100日間に3秒を超える停止を10回以下にすることを目標としています。[5]加速器の最初のプロトタイプ段階は2020年に開始されました。[6]
加速器と2つのターゲットはミネルヴァと呼ばれ、2024年に建設が開始されました。[7]
ISOL@ミルハ
このような機械を動作させるには高い信頼性と強力なビーム電流が必要であるため、陽子加速器はオンライン同位体分離にとって興味深いものとなる可能性がある。したがって、プロジェクトのフェーズIには、エキゾチック同位体を調査するためのISOL@MYRRHAの設計と実現可能性調査も含まれている。[8]
破砕ターゲット
陽子は液体の鉛ビスマス共晶と衝突する。標的の原子番号が高いため、破砕により多数の中性子が発生する。[9]
リアクター
プール型またはループ型の原子炉は、鉛ビスマス共晶によって冷却される。高速中性子ゾーンと熱中性子ゾーンに分かれており、ウランとプルトニウムの混合酸化物（35重量％のPuO
2）。[10]
クリティカルとサブクリティカルの 2 つの動作モードが想定されています。
亜臨界モードでは、原子炉は臨界度0.95未満で運転される予定です。平均して、核分裂反応は1回未満の追加の核分裂反応を引き起こし、原子炉は連鎖反応を単独で維持するのに十分な核分裂性物質を持たず、核破砕ターゲットからの中性子に依存します。追加の安全機能として、加速器がオフになっているときに原子炉を受動的に冷却することができます。[9]
参照
参考文献
- ^ Mueller, Alex C. (2013). 「核廃棄物の核変換と将来のMYRRHAデモンストレーター」。Journal of Physics : Conference Series。420 ( 1): 012059。arXiv : 1210.4297。Bibcode : 2013JPhCS.420a2059M。doi : 10.1088 /1742-6596/420 / 1/012059。
- ^ 「原子炉加速器ハイブリッドの試験運転が成功」2012年1月12日。
- ^ “Myrrha planning”. 2019年4月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年4月17日閲覧。
- ^ 「IAEAウェブサイト、「MYRRHA、革新的でユニークな放射線研究施設」」(PDF)。
- ^ 「最終報告書概要 - MAX（MYRRHA Accelerator eXperiment、研究開発プログラム）」。
- ^ 「ミルラ陽子が初めて加速される」 2020年7月20日. 2021年6月14日閲覧。
- ^ 「ミルラ原子力発電所第1フェーズの工事が開始」。ワールド・ニュークリア・ニュース。2024年6月28日。
- ^ 「ISOL@MYRRHA: MYRRHAにおける基礎物理学」 。 2021年6月14日閲覧。
- ^ ab 「MYRRHA Reactor」 。 2021年6月14日閲覧。
- ^ 「MYRRHA: 研究開発のための多目的加速器駆動システム」(PDF) 。 2021年6月14日閲覧。
外部リンク
- MYRRHA公式サイト
- Isol@MYRRHA 公式サイト
- SCK CEN 公式サイト