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核破砕中性子源用極低温水素循環システムにおける冷却プロセス解析コードの開発

Development of a simulation code for cool-down process of the cryogenic hydrogen system in JSNS

達本 衡輝; 麻生 智一 ; 大都 起一; 長谷川 勝一  ; 上原 聡明; 加藤 崇

Tatsumoto, Hideki; Aso, Tomokazu; Otsu, Kiichi; Hasegawa, Shoichi; Uehara, Toshiaki; Kato, Takashi

J-PARC計画の一環として、物質・生命科学実験分野では、1MW級の陽子ビームを水銀ターゲットに入射し、核破砕反応によって発生した高速中性子を超臨界圧水素(1.5MPa, 20K)のモデレータを使用し、冷中性子に減速させる核破砕中性子源の建設を行っている。超臨界圧水素をこのモデレータに安定に供給するための極低温水素循環システムは、閉ループを形成し、超臨界圧水素を強制循環させる循環ポンプ,オルソ・パラ変換器,He-H2熱交換器、及び、圧力制御用のヒーターと水素ループ内にベローズが内包されたアキュムレータから構成され、ヘリウム冷凍機(冷凍能力:6kW@17K)により冷却される。極低温水素循環システムの運転制御を検討するために、冷却プロセスを模擬する解析コードを開発し、冷却方法、及び、冷却時間の検討を行った。その結果、擬臨界領域での温度制御が重要であることが明らかになった。21時間以内で定格状態まで冷却できることがわかった。

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