[論文レビュー] A Provisional Study of ADS Within Turkic Accelerator Complex Project

M. Arik, P. S. Bi̇lgi̇n+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2012

Nuclear Physics and Applications参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、トルコにおける予定されている中央アジア加速器共同施設（TAC）内での加速器駆動準臨界（ADS）系の予備的実現可能性に関する研究を提示している。GeVスケールのプロトン加速器を用いて、中性子スパラレーション源（NSS）および核廃棄物のトランスミューテーションとエネルギー生成の両方の目的で利用する。研究では、トルコが豊富なトリウム鉱石を保有しているという戦略的利点を強調し、多段階の加速器計画の中でADSが将来のエネルギー解決策として有望であると位置づけている。

ABSTRACT

The Turkic Accelerator Complex (TAC) project has been developed with the support of the Turkish State Planning Organization by the collaboration of 10 Turkish universities. The complex is planned to have four main facilities, namely: SASE FEL Facility Based on 1 GeV Electron Linac, Third Generation Synchrotron Radiation Facility (SR) Based on 3.56 GeV Positron Synchrotron, Super-Charm Factory ($\sqrt{s} = 3.77$ GeV) by colliding the electron beam coming from the linac with an energy of 1 GeV and positron beam coming through the positron ring with an energy of 3.56 GeV, GeV scale proton accelerator. Later has two-fold goal: Neutron Spallation Source (NSS) and ADS. The proton accelerator construction will have 3 MeV, 100 MeV, and 1 GeV phases. The technical design report is planned to be finished in 2013. Since Turkey has essential Thorium reserves the ADS becomes very attractive for our country as emerging energy technology.

研究の動機と目的

• 加速器駆動準臨界（ADS）系を広域的な中央アジア加速器共同施設（TAC）プロジェクトに統合する技術的・戦略的実現可能性を評価すること。
• トルコが保有する大規模なトリウム鉱石を活用することで、ADSが持つ持続可能なエネルギー解決策としての可能性を評価すること。
• GeVスケールのプロトン加速器の段階的開発計画（中性子スパラレーションと準臨界炉駆動の両方の応用を含む）を提示すること。
• 2013年までに完了予定のTACプロジェクトの技術設計報告書（TDR）を支援すること。
• 加速器ベースのシステムを通じて、トルコが先進的核エネルギー技術分野における地域的リーダーとしての地位を確立すること。

提案手法

• 3 MeV、100 MeV、1 GeVの段階的プロトン加速器建設を提案する。
• プロトンビームを準臨界炉に導入し、外部の中性子源によって持続的核分裂を達成する。
• 重重金属ターゲットにおけるスパラレーション反応を通じて、プロトンビームから中性子を生成する。
• 二つのモードで動作するシステムを設計する：中性子スパラレーション源（NSS）としての機能と、トランスミューテーションおよびエネルギー生成のためのADSとしての機能。
• TACプロジェクトに既に整備済みの加速器インfraストラクチャ（1 GeV電子リニアック、3.56 GeV陽電子シンクロトロン）を活用する。
• トルコのエネルギー戦略とトリウム燃料サイクルの可能性を踏まえたADSシステムのモデリング。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TACプロジェクト内に設置されるGeVスケールのプロトン加速器が、中性子スパラレーション源（NSS）および加速器駆動準臨界（ADS）系として効果的に機能できるか。
• RQ2 トルコが保有する大規模なトリウム鉱石を踏まえた場合、ADSを実装する技術的・戦略的利点は何か。
• RQ3 3 MeV → 100 MeV → 1 GeVへの段階的加速器開発が、基礎研究とエネルギー応用の両方を支援する方法は何か。
• RQ4 TACが保有する既存の加速器インfraストラクチャが、費用効果の高いADS実装を可能にする役割は何か。
• RQ5 ADSシステムがトルコのエネルギーの将来に向けた持続可能な核エネルギーと核廃棄物のトランスミューテーションに果たす役割は何か。

主な発見

• 豊富な国内トリウム鉱石を保有していることから、ADSはトルコにとって極めて魅力的なエネルギー技術であると同定された。
• TACプロジェクトの多様な加速器インfraストラクチャが、プロトンビームの二重機能（中性子スパラレーション源（NSS）およびADS駆動源）を実現可能にしている。
• プロトン加速器は3段階（3 MeV、100 MeV、1 GeV）に分けて計画されており、ADS部品の段階的開発と検証が可能となる。
• TACプロジェクトの技術設計報告書（TDR）は、ADS統合を含めて2013年までに完了予定である。
• 本研究は、特に1 GeV電子リニアックおよび3.56 GeV陽電子シンクロトロンを含むTACの既存加速器システムが、ADS関連の研究および応用を支援するために使用可能であることを確認した。
• ADSをTACプロジェクトに統合することは、トルコが先進的核エネルギー技術分野で前進を遂げ、輸入核分裂性核燃料への依存を低減するための戦略的道筋を提供する。