大強度陽子加速器計画における核破砕中性子源の3次元遮蔽設計

3-dimensional shielding design for a spallation neutron source facility in the high-intensity proton accelerator project

田村 昌也; 前川 藤夫  

Tamura, Masaya; Maekawa, Fujio

大強度陽子加速器計画(J-PARC)の下で建設が進められている物質・生命科学実験施設において、1MW核破砕中性子源施設の遮蔽性能に関する評価は、放射線安全及び機器配置の最適化の観点から重要である。本レポートは、核破砕中性子源全体を構成するすべての機器を隙間まで含めて詳細に3次元モデル化し、MCNPX2.2.6コード及びLA-150ライブラリを用いたモンテカルロ計算手法を用いて、遮蔽性能を評価した結果をまとめたものである。ストリーミング効果及びボイド効果の検討,コスト削減のための遮蔽の最適化,シャッター等機器の最適配置の検討を行った。水平方向の必要遮蔽厚さは、中性子ビームラインの角度により異なり、およそ6.5mから7.5mの範囲であることがわかった。また、他のビームラインと構造の異なる水平反射率計用の下向きビームラインのシャッター形状を検討し、その遮蔽性能が十分であることを示した。これらの結果より、生体遮蔽体の最適な形状を最終的に決定した。

Evaluation of shielding performance for a spallation neutron source facility in the J-PARC Project is important from a viewpoint of radiation safety and optimization of arrangement of components. This report describes evaluated results for the shielding performance with modeling three-dimensionally whole structural components including gaps between them in detail. A Monte Carlo calculation method with MCNPX2.2.6 code and LA-150 library was adopted. Streaming and void effects, optimization of shield for cost reduction and optimization of arrangement of structures such as shutters were investigated. Horizontal required shield thicknesses were ranged from about 6.5m to 7.5m as a function of neutron beam line angles. A shutter mechanism for a horizontal neutron reflectometer that was directed downward was devised, and it was shown that the shielding performance of the shutter was acceptable. An optimal biological shield configuration was finally determined according to the calculated results.