ターゲット容器の構造強度及び寿命評価に関する技術資料

Technical report on the structural integrity and the lifetime evaluation for the mercury target vessel

石倉 修一*; 二川 正敏  ; 粉川 広行  ; 明午 伸一郎   ; 前川 藤夫  ; 原田 正英   ; 佐藤 博; 羽賀 勝洋  ; 池田 裕二郎

Ishikura, Shuichi*; Futakawa, Masatoshi; Kogawa, Hiroyuki; Meigo, Shinichiro; Maekawa, Fujio; Harada, Masahide; Sato, Hiroshi; Haga, Katsuhiro; Ikeda, Yujiro

本報告では、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置される核破砕中性子源水銀ターゲット容器について、これまでに実施してきた構造設計の考え方及び手順についてまとめた。基本的には、(1)ターゲット容器の構造設計では、(i)核分裂炉のような反応度事故が原理的に生じる可能性はないこと,(ii)永久構造物ではないことなどから、法規上は障防法を適用し、さらに、(2)安全かつ合理的な設計を行うために、原子力構造設計基準並みのJISB8270[圧力容器(基盤規格)]規格体系の第1種容器に準拠するものとし、「解析による設計法」を適用した設計応力により設計を決めることとした。また、付録には、ターゲット容器構造における最大荷重モードである圧力波の低減を目的として、陽子ビームプロファイルを変化させた場合に想定される種々の影響について検討した結果を述べた。

This report describes the structural design concept applied to the mercury target vessel used for the spallation neutron source installed in the material and life science experiment facility of J-PARC (Japan Proton Accelerator Complex), and the results evaluated on the basis of the concept. The features of the design concept are as follows: (1) The target vessel design is followed to "Law concerning Prevention from Radiation Hazards due to Radio-Isotopes". That is because (i) there is not the possibility in the target of the RIA (Reactivity Initiated Accident) generally considered in the nuclear power reactors, and (ii) the target vessel is not a permanent structure. (2) Therefore, the Class 1 Vessel of the JIS B-8270 [design code for pressure vessel] that is equivalent to a standard for nuclear power structural design is applicable as a design code for the target to sufficiently keep the safety of target system. The stresses for the design were evaluated using the linear elastic analysis based on the infinitesimal strain theory in order to confirm the safe and rational design.