水銀ターゲットにおける核破砕生成物の熱化学的挙動の推定

Estimation of thermochemical behavior of spallation products in mercury target

小林 薫*; 神永 雅紀  ; 羽賀 勝洋  ; 木下 秀孝   ; 麻生 智一 ; 勅使河原 誠   ; 日野 竜太郎

Kobayashi, Kaoru*; Kaminaga, Masanori; Haga, Katsuhiro; Kinoshita, Hidetaka; Aso, Tomokazu; Teshigawara, Makoto; Hino, Ryutaro

核破砕水銀ターゲットシステムの放射線安全を検討するにあたり、核破砕反応で生成される核破砕生成物の化学形態を明確にしておく必要がある。大量の核破砕生成物が存在するターゲット容器内の水銀について、水銀中の核破砕生成物の化学形態を、2元状態図と核破砕生成物の生成量に基づく熱化学平衡計算に基づき推定した。その結果、水銀は、Al, As, B, Be, Bi, C, Co, Cr, Fe, Ga, Ge, Ir, Mo, Nb, Os, Re, Ru, Sb, Si, Ta, Tc, V, Wを元素状態で、Ag, Au, Ba, Br, Ca, Cd, Ce, Cl, Cs, Cu, Dy, Er, Eu, F, Gd, Hf, Ho, I, In, K, La, Li, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Ni, O, Pb, Pd, Pr, Pt, Rb, Rh, S, Sc, Se, Sm, Sn, Sr, Tb, Te, Ti, Tl, Tm, Y, Yb, Zn, Zrを無機水銀化合物として溶解することがわかった。一方、セイフティハル内の冷却水については、冷却水中の酸素の核破砕反応で生成するBe-7がメンテナンス時の外部被曝の主要因となる。そこで、Be-HO系を対象とした熱化学平衡計算により冷却水中のベリリウムの化学形態を推定した。その結果、ベリリウムの冷却水中でのモル分率が10E-8以下では、陽イオン(BeOH,BeO,Be)の形態で冷却水中に存在することがわかった。

In order to examine the radiation safety of a spallation mercury target system, it is necessary to clarify the chemical forms of spallation products generated by spallation reaction with proton beam. As for the chemical forms of spallation products in mercury that involves large amounts of spallation products, these forms were estimated by using the binary phase diagrams and the thermochemical equilibrium calculation based on the amounts of spallation product. Calculation results showed that the mercury would dissolve Al, As, B, Be, Bi, C, Co, Cr, Fe, Ga, Ge, Ir, Mo, Nb, Os, Re, Ru, Sb, Si, Ta, Tc, V and W in the element state, and Ag, Au, Ba, Br, Ca, Cd, Ce, Cl, Cs, Cu, Dy, Er, Eu, F, Gd, Hf, Ho, I, In, K, La, Li, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Ni, O, Pb, Pd, Pr, Pt, Rb, Rh, S, Sc, Se, Sm, Sn, Sr, Tb, Te, Ti, Tl, Tm, Y, Yb, Zn and Zr in the form of inorganic mercury compounds.