Commissioning of the cryogenic hydrogen system in J-PARC; First cool-down operation with helium

J-PARC低温水素システム試運転; ヘリウムによる初めての冷却運転

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。安全性の観点から、はじめての低温試験においては、不活性ガスであるヘリウムを用いて低温水素システムの低温試験を行い、20時間以内で定格状態(20K)まで冷却することができ、低温状態におけるシステムの健全性を確認することができた。

In J-PARC, an intense spallation neutron source (JSNS) driven by a 1-MW proton beam has been constructed. A cryogenic hydrogen system, which provides supercritical hydrogen at the temperature of around 20 K and the pressure of 1.5 MPa to the moderators and absorbs nuclear heating in the moderators, has been completed in November 2007 and the commissioning has been started. As a first step, the primary cryogenic operations were conducted by using helium, instead of hydrogen. We confirmed the system soundness at operation temperature, and established operation method of the cool-down process. The cryogenic tests have been successfully completed without problems.