New design and fabrication technology applied in mercury target vessel #8 of J-PARC

J-PARC水銀ターゲット容器に適用した新たな設計及び製作技術

涌井 隆  ; 若井 栄一  ; 粉川 広行  ; 直江 崇   ; 花野 耕平; 羽賀 勝洋  ; 高田 弘   ; 島田 翼*; 鹿又 研一*

Wakui, Takashi; Wakai, Eiichi; Kogawa, Hiroyuki; Naoe, Takashi; Hanano, Kohei; Haga, Katsuhiro; Takada, Hiroshi; Shimada, Tsubasa*; Kanomata, Kenichi*

J-PARCの水銀ターゲット容器は、水銀容器と二重容器構造の保護容器(内側及び外側容器)からなる三重容器構造である。2015年の500kWビーム運転時、水銀ターゲット容器の保護容器からの微小な水漏れが2回発生した。この容器破損から得られた知見を基に、設計, 製作及び試験検査過程の改善を行った。ワイヤ放電加工を用いて、1つのステンレスブロックから切り出した一体化構造を採用することにより、水銀ターゲット容器前方の溶接線の長さは約55%まで大幅に減らすことができた。放射線透過試験や超音波探傷試験による徹底的な溶接検査を実施した。2017年の9月に水銀ターゲット容器8号機が完成し、8号機を使用したビーム運転が開始された。500kWの安定的なビーム運転が実現でき、ビーム試験時には、1MWの最大ビーム強度を経験することができた。

A mercury target vessel of J-PRAC is designed with a triple-walled structure consisting of the mercury vessel and a double-walled water shroud with internal and external vessels. During the beam operation at 500 kW in 2015, small water leakages from a water shroud of the mercury target vessel occurred twice. Design, fabrication and inspection processes were improved based on the lessons learned from the target failures. The total length of welding lines at the front of the mercury target vessel decreases drastically to approximately 55% by adopting monolithic structure cut out from a block of stainless steel by the wire-electrical discharge machining. Thorough testing of welds by radiographic testing and ultrasonic testing was conducted. The fabrication of the mercury target vessel #8 was finished on September 2017 and the beam operation using it started. Stable beam operation at 500 kW has been achieved and it could experience the maximum beam power of 1 MW during a beam test.