Estimation of radioactivity produced in cooling water at high-intensity proton accelerator facility

大強度陽子加速器施設の冷却水中に生成される放射能の推定

増川 史洋  ; 中根 佳弘  ; 岩元 洋介   ; 中島 宏

Masukawa, Fumihiro; Nakane, Yoshihiro; Iwamoto, Yosuke; Nakashima, Hiroshi

J-PARCの加速器施設におけるメンテナンスシナリオを検討するために、加速器冷却水中に生成される放射能量を検討した。評価においては、加速器機器における陽子・中性子束をPHITS及びMCNPXコードにより算出した。また、評価に用いた高エネルギー中性子・陽子に対する酸素の放射化断面積は、利用可能な実験値とINC/GEM, LAHETコードによる計算から求めた。さらに、冷却水中の腐食生成物からの放射能はKEK-PS及びLAMPFにおける測定値からスケーリングした。その結果、環境への影響が最も問題となるのはトリチウムであり、その量は1年間の運転により、LINACで5.9[Bq/cm](合計5.710[Bq])、3GeVシンクロトロンで34[Bq/cm](合計2.510[Bq])となり、排水濃度限度(60[Bq/cm])を下回ることがわかった。また、短寿命核種による機械室の線量率は、LINACにおいては十分低いが、3GeVシンクロトロンではおよそ1000倍大きくなり、想定どおりのビームロスで運転された場合、施設のメンテナンスのうえで対策が必要であることがわかった。

The radioactivity produced in the accelerator cooling water was estimated to draw up the maintenance scenario of the J-PARC accelerators. Activation cross section sets from Nitrogen and Oxygen were evaluated from the available experimental data and theoretically calculated data by INC/GEM and LAHET for high-energy proton and neutron. The PHITS and MCNPX codes were used to calculate the proton and neutron fluxes in the water-cooled accelerator components. The radioactivity from the corrosion product was also estimated by scaling of the measurements at KEK-PS and LAMPF. Tritium are estimated 5.710 [Bq] in LINAC and 2.510 [Bq] in 3-GeV Synchrotron by annual operation. Dose in machinery rooms by short-lived nuclides are reasonably low at LINAC, whereas 10 times higher at 3-GeV Synchrotron. The estimation of tritium is acceptable level for the disposal to the environment, while short-lived nuclides at 3-GeV Synchrotron may make the facility maintenance difficult.