Performance test of a helium refrigerator for the cryogenic hydrogen system in J-PARC

J-PARC低温水素システム用ヘリウム冷凍機の性能試験

達本 衡輝; 麻生 智一 ; 加藤 崇; 大都 起一; 長谷川 勝一   ; 前川 藤夫  ; 二川 正敏  

Tatsumoto, Hideki; Aso, Tomokazu; Kato, Takashi; Otsu, Kiichi; Hasegawa, Shoichi; Maekawa, Fujio; Futakawa, Masatoshi

J-PARCの核破砕中性子源では1MW級の陽子ビームによる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を用いて冷中性子に減速しビームを供給する。陽子ビーム1MW時において、水素モデレータ容器内で発生する核発熱は約4kWであり、この大きな熱負荷を除去するために、大流量の超臨界圧水素を安定に強制循環させる低温システムを製作した。本システムでは安全性の観点から、水素保有量を少なくするために、低温水素ループをヘリウム冷凍機で冷却する2元式冷凍方式を採用した。試運転でヘリウム冷凍機の単体性能試験を行い、冷凍能力を評価した。15.5Kで6.45kWの冷凍能力が得られ、設計値を十分上回る性能を確認した。

In J-PARC, a cryogenic hydrogen system, which plays a role in providing supercritical hydrogen with a pressure of 1.5 MPa and a temperature of 20 K to three moderators, has been designed. The performance test of the helium refrigeration system was conducted independently. The helium refrigeration system was cooled down to 18 K within 4.5 hours, and the refrigerator power of 6.45 kW at 15.6 K was confirmed. The performance test results proved that the helium refrigerator met the performance requirements.