Design of mercury cirulation system for J-SNS

J-SNS用水銀循環システムの設計

木下 秀孝   ; 羽賀 勝洋  ; 粉川 広行  ; 神永 雅紀  ; 日野 竜太郎

Kinoshita, Hidetaka; Haga, Katsuhiro; Kogawa, Hiroyuki; Kaminaga, Masanori; Hino, Ryutaro

大強度陽子加速器計画において開発が進められている核破砕中性子ターゲットの設計において、ターゲット材となる水銀を安定して流動し、ターゲットで発生する陽子ビーム入射による熱を除熱するため、水銀循環システムの開発を進めている。水銀循環システムは現状、基本的な設計を終えており、基本仕様を確定している。しかし、水銀循環用のポンプや配管のエロージョンなど性能及び特性が確定していない問題がある。本報では、水銀流動システムの基本スペック及び設計指針を示し、開発に伴う水銀用ギアポンプ試験及び配管エロージョン試験の結果を示す。実験の結果、ギアポンプは十分所定の性能を満たし、実機への適用が可能でることを確認した。また、エロージョンに関しては施設の寿命期間には、強度低下を起こすほどの影響はないこと、さらに、配管に付着する水銀量の評価から運転員によるメンテナンスが短時間であれば可能なことを明らかとした。本結果を基に水銀循環システムの最終的な仕様決定を行う予定である。

The JAERI and the KEK are promoting a plan to construct the spallation neutron source at the Tokai Research Establishment, JAERI, under J-PARC project. A mercury circulation system has been designed so as to supply mercury to the target stably. Conceptual design is almost finished. But, it was necessary to confirm a mercury pump performance, and more, to investigate erosion rate under the mercury flow as well as an amount of mercury remained on the surface after drain. The mercury pump performance was tested under the mercury flow conditions by using an experimental gear pump, which had almost the same structure as a practical mercury pump to be expected, and the erosion rates in a mercury pipeline as were investigated. The discharged flow rates of the gear pump increased linearly with the rotation speed. Erosion rates obtained under the mercury velocity less than 1.6 m/s was found to be so small. For the amount of remaining mercury on the pipeline, radioactivity of this remaining mercury volume was found to be three-order lower than that of the target casing.