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J-PARC中性子源の水銀中に生成した核破砕生成物の$$gamma$$線分析と挙動

$$gamma$$-ray analysis and behavior of spallation products produced in mercury of the neutron source at J-PARC

甲斐 哲也  ; 春日井 好己 ; 大井 元貴 ; 涌井 隆 ; 粉川 広行 ; 羽賀 勝洋 ; 花野 耕平

Kai, Tetsuya; Kasugai, Yoshimi; Oi, Motoki; Wakui, Takashi; Kogawa, Hiroyuki; Haga, Katsuhiro; Hanano, Kohei

物質・生命科学実験施設の水銀循環系では、配管等の内表面に核破砕生成物が付着することがわかっている。この対策に有用な知見を得るため、水銀循環設備内の水銀、及び付着物の採取を行い、$$gamma$$線分析を行った。水銀試料($$sim$$120g)からは、$$^{203}$$Hg, $$^{188}$$Pt, $$^{189}$$Ir, $$^{188}$$Ir, $$^{185}$$Os, $$^{175}$$Hf, $$^{173}$$Lu, $$^{172}$$Lu, $$^{146}$$Eu, $$^{113}$$Sn, $$^{rm 110m}$$Ag, $$^{88}$$Yを検出した。放射能は、計算による予測値の数%から同程度の範囲であった。これらの核種のうち、$$^{rm 110m}$$Agだけが付着物試料から検出されなかった。核破砕生成物の含有率はppbのオーダーであると予測され、銀よりも溶解度の大きな元素(スズ,ユーロピウム)が両試料から検出されたことから、水銀以外の元素が核破砕生成物の挙動に重要な役割を担っていると予測される。例えば、主要な不純物と予測される鉄(配管のエロージョン等による)とでは、鉄と銀は化合物をほとんど作らないが、鉄とスズは化合物を形成する。

The authors sampled mercury ($$sim$$120 g) and the adhesive substances (black powder) from a mercury circulation system in MLF/J-PARC. Twelve nuclides, $$^{203}$$Hg, $$^{188}$$Pt, $$^{189}$$Ir, $$^{188}$$Ir, $$^{185}$$Os, $$^{175}$$Hf, $$^{173}$$Lu, $$^{172}$$Lu, $$^{146}$$Eu, $$^{113}$$Sn, $$^{rm 110m}$$Ag, $$^{88}$$Y, were identified in the mercury specimen. The amounts of radioactivity were in the range between several to around hundred percents relative to calculation. Only $$^{rm 110m}$$Ag was not found in the adhesive substances. It is expected that other elements than mercury take important role to behavior of the spallation products since the content ratios of the elements were calculated to be in the order of ppb, and the elements (tin and europium) having higher solubility than silver were found in both specimens. For example, iron, which is expected to be a dominant impurity (caused by erosion of stainless steel pipes), dose not react with silver. On the other hand, iron reacts with tin.

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