Development of a centrifugal hydrogen pump for the cryogenic hydrogen system in J-PARC

J-PARCにおける低温水素システム用水素ポンプの開発

麻生 智一 ; 達本 衡輝; 大都 起一; 上原 聡明; 川上 善彦; 櫻山 久志; 二川 正敏  ; 牛島 勇*; 吉永 誠一郎*

Aso, Tomokazu; Tatsumoto, Hideki; Otsu, Kiichi; Uehara, Toshiaki; Kawakami, Yoshihiko; Sakurayama, Hisashi; Futakawa, Masatoshi; Ushijima, Isamu*; Yoshinaga, Seiichiro*

J-PARCの低温水素システム用に開発されたガス軸受けタイプの水素ポンプの特性試験を実施した。低温水素システムは、20K, 1.5MPaの超臨界水素を3台のモデレータに供給し中性子を冷却するもので、加速器からの1MW陽子ビームに対しての3.8kWの核発熱を除去する性能を持つ冷凍システムである。中性子性能を満足させるために、モデレータにおける出入り口温度差を3K以内に抑える必要がある。このため、超臨界水素を160g/s以上の大流量で強制的に循環する必要があった。開発した水素ポンプ特性が要求した性能を満足していることを確認した。

A centrifugal hydrogen pump that is a foil type self acting gas bearing had developed for the cryogenic hydrogen system in J-PARC, and the performance test was carried out in the system operation. The cryogenic hydrogen system plays a role in supplying supercritical hydrogen at a temperature of around 20 K and pressure of 1.5 MPa to three moderators and removing the nuclear heating of 3.8 kW at a proton beam of 1 MW from accelerators. In order to satisfy the neutronic performance, the temperature difference through the moderator should be reduced below 3 K. Therefore, cryogenic supercritical hydrogen should be circulated with the mass flow rate more than 160 g/s. We confirmed the characteristics of the pump satisfy the required performance.