J-PARC中性子源用低温水素システムの安全設計

Safety design of the cryogenic hydrogen system at J-PARC

加藤 崇; 麻生 智一 ; 達本 衡輝; 長谷川 勝一   ; 大都 起一

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

日本原子力研究開発機構は高エネルギー加速器研究機構と協力してJ-PARCを建設している。物質・生命科学実験施設(MLF)はJ-PARCの科学実験施設の一つとして建設されている。高エネルギー陽子ビーム入射による核破砕反応で中性子を発生させ、その中性子を実験者へ供給する装置である核破砕中性子源がMLF内に建設されている。水素原子核は、発生した中性子のエネルギーをMeVからmeVまで減速する中性子減速材として用いられる。よって、減速材としての極低温水素を供給するため核破砕中性子源に極低温水素システムが装備されている。本論文はこの極低温水素システムの安全設計を紹介する。特に、本システムは高圧ガス保安法の適用を受け、本邦で初めて冷凍保安規則の適用を受けた水素冷凍システムである。この規則の適用において議論された技術的な内容についても解説する。

JAEA has been constructing the J-PRAC in collaboration with the KEK. The materials and life science experimental facility (MLF) has been constructed as one of the experimental science facilities at J-PARC. A spallation neutron source that produces neutrons through nuclear spallation reaction using high-energy proton beam injection and provides neutron beams for experimental users has been installed at the MLF. Hydrogen nuclei are used as a neutron moderating material (moderator) to reduce the neutron energy from MeV to meV order. Therefore, a cryogenic hydrogen system should be installed at the spallation neutron source to provide supercritical hydrogen to moderators. This paper describes the safety design of the cryogenic hydrogen system. Especially, the system is subject to high-pressure gas safety laws, and refrigeration safety regulations are applied to the system for the first time. We also discuss the technical contents that were argued through this application.