Lesson on LBE control techniques taken from JLBL1 loop

JLBL1ループから得た鉛ビスマス制御技術の教訓

菊地 賢司; 斎藤 滋   ; 濱口 大; 手塚 正雄

Kikuchi, Kenji; Saito, Shigeru; Hamaguchi, Dai; Tezuka, Masao

JLBL-1の運転時間は18000時間を超えた。運転の目的は、J-PARC施設でLBEの核破砕標的を設計するためのデータ取得にあった。選んだ材料はオーステナイト鋼で、その理由は電磁ポンプを使用するに際し、非磁性体を必要としたためである。ループ構成材料はおもにSS316とした。これは閉ループ内における質量の移行情報を得るためである。LBEの試験温度差は50, 100Cとし、高温部における流速は毎秒1mである。LBE中酸素濃度の積極的制御はせず、ArガスでLBEを外気から遮蔽した。酸素濃度計による測定はあとで実施した。経験した事象は、ポンプの目詰まり、高温部から低温部への質量移行、溶解成分の析出、LBEの総入れ替え、電磁流量計の不安定性解消を目指す新型の開発である。このループで経験した重要なことは狭隘部で生じたエロージョンであった。これらの経験は、実際の設計に教訓として生かされるであろう。

JLBL-1 operation has been done over 18000 hrs to get design data for LBE spallation target in J-PARC facility. Interested materials are austenitic steel because electro-magnetic pump needed non-magnetized materials. The loop was made mainly by SS316 in order to know mass traveling in the closed system. The temperature difference was 50-100 C and flow rate was 1 m/s at the test section. Active control of oxygen concentration in the system was not done but inert gas was used to separate LBE from oxygen environment. Oxygen sensor was set up in the loop later. We experienced blockade of pass in the pump, mass transfer from hot parts to cold parts, precipitations of dissolved components from materials. Lead bismuth was sampled from the loop and replaced by new one. Electro-magnetic flow meter was inspected to take output change into consideration. Most important thing experienced hitherto was a find of erosion-corrosion in the narrow path at the high temperature test section.