Design of -ray and neutron area monitoring system for the IFMIF/EVEDA accelerator building

IFMIF/EVEDA加速器建屋のための線及び中性子エリアモニタシステムの設計

高橋 博樹  ; 前原 直; 小島 敏行; 久保 隆司; 榊 泰直; 竹内 浩; 設楽 弘之; 平林 慶一*; 日高 浩介*; 執行 信寛*; 渡辺 幸信*; 相良 建至*

Takahashi, Hiroki; Maebara, Sunao; Kojima, Toshiyuki; Kubo, Takashi; Sakaki, Hironao; Takeuchi, Hiroshi; Shidara, Hiroyuki; Hirabayashi, Keiichi*; Hidaka, Kosuke*; Shigyo, Nobuhiro*; Watanabe, Yukinobu*; Sagara, Kenshi*

IFMIF/EVEDAの加速器実験では、ビームダンプのターゲット材として銅を採用した設計が進められており、最大9MeVの重陽子ビームが入射される計画である。このため大量の中性子が発生するとともに、ビームダンプの熱負荷除去ための水やコンクリート遮蔽材による線生成が予想できる。加速器系設備では、中性子及び線モニターと連携したPPSを構築する計画している。採用予定の中性子及び線の検出レベルは、それぞれ0.025eV15MeV, 80keV1.5MeV領域レベルであり、現在の遮蔽設計において、これらの検出レベル以下となるような遮蔽であるかどうか検証することが安全審査のために必要不可欠である。このために9MeV重陽子イオンビーム入射による銅からの中性子角度分布のエネルギー依存性を九州大学との共同研究で取得し、この核データを用いて水及びコンクリートにおける線及び中性子のエネルギー減衰についてPHITSコードを用いて解析した。

In the IFMIF/EVEDA accelerator, the engineering validation up to 9 MeV by employing the deuteron beam of 125 mA are planning at the BA site in Rokkasho, Aomori, Japan, the personnel protection system (PPS) is indispensable. The PPS inhibit the beam by receiving the interlock signal from the -ray and neutron monitoring system. The -ray and neutron detection level which is planned to be adopted are "80 keV to 1.5 MeV (-ray)" and "0.025 eV to 15 MeV (neutron)". For the present shielding design, it is absolutely imperative for the safety review to validate the shielding ability which makes detection level lower than these -ray and neutron detector. For this purpose, the energy reduction of neutron and photon for water and concrete is evaluated by PHITS code. From the calculating results, it is found that the photon energy range extended to 10 MeV by water and concrete shielding material only, an additional shielding to decrease the photon energy of less than 1.5 MeV is indispensable.