中性子散乱施設用液体金属ターゲットの構造評価,2; ターゲット容器の動的応力解析

Structural integrity of heavy liqudi-metal target installed in spallation neutron facility, 2; Dynamic stress analysis of target container

石倉 修一*; 粉川 広行  ; 勅使河原 誠; 菊地 賢司; 二川 正敏  ; 神永 雅紀  ; 日野 竜太郎

Ishikura, Shuichi*; Kogawa, Hiroyuki; Teshigawara, Makoto; Kikuchi, Kenji; Futakawa, Masatoshi; Kaminaga, Masanori; Hino, Ryutaro

中性子散乱施設用液体金属ターゲットの開発における工学的課題を明らかにするために、加速器から5MWのパルス状陽子ビームが液体金属ターゲットに入射するときの動的応力のパラメータ解析を、NMTC/JAERIによる核破砕発熱計算結果をもとに、陽解法による衝撃解析コードABAQUS/Explicitを用いて行った。対象としたターゲット構造は半球殻先端を有する円筒形状ターゲットであり、ビーム窓単体の板厚方向温度分布による熱応力と応力波の挙動、及び水銀中の圧力波に対するターゲット容器の動的挙動を検討した。その結果、水銀中の圧力波によりターゲット容器に発生する応力は水銀の熱膨張圧力が直接ターゲットウィンドウに作用する応力で最大170MPa、水銀の熱膨張圧力が半径方向の応力波伝搬によりターゲット容器銅部に生じる応力で最大130MPaになることがわかった。これらの結果から、構造設計の最適化を進めれば、ターゲット容器の候補材料であるSS316の設計許容応力が300で120MPa(暫定値)程度であるという条件のもとに、強度設計が可能になる見通しを得た。

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