Experiences on radioactivity handling for mercury target system in MLF/J-PARC

J-PARC/MLFにおける水銀ターゲットシステムの放射性核種取扱いの経験

甲斐 哲也   ; 春日井 好己  ; 大井 元貴 ; 粉川 広行  ; 羽賀 勝洋  ; 木下 秀孝   ; 関 正和; 原田 正英   

Kai, Tetsuya; Kasugai, Yoshimi; Oi, Motoki; Kogawa, Hiroyuki; Haga, Katsuhiro; Kinoshita, Hidetaka; Seki, Masakazu; Harada, Masahide

J-PARC物質・生命科学実験施設の核破砕中性子源では、水銀ターゲットに1MWの大強度陽子ビームを照射し、中性子を生成する。陽子ビーム照射による水銀の核破砕反応により、中性子のみならずさまざまな放射性核種が生成される。著者らは粒子輸送計算コードNMTC/JAM, MCNP/4C及び各種の崩壊生成計算コードDCHAIN-SP 2001による評価を行い、放射性核種の取扱いシナリオを構築した。本発表では、その具体例として、水銀循環設備や気体廃棄物処理設備の設計において、評価結果がどのように活用されたか報告する。また、主としてキセノンやトリチウムの挙動について、施設の運転経験から得た知見を紹介する。報告内容は、核破砕生成物の取扱いに関する知見、液体金属をターゲットとする大強度加速器中性子源や核変換システムなどに役立つことが期待される。

Neutrons are produced by an intense proton beam (1 MW) irradiation on a mercury target in the Material and Life science experimental Facility of J-PARC. The proton beam irradiation produces various kinds of radioactivity via the spallation reaction of mercury. Design of radioactivity treatment was carried out based on estimation by using particle transport calculation codes NMTC/JAM, MCNP/4C and an induced radioactivity calculation code DCHAIN-SP 2001. This presentation shows how the estimation being utilized in design of a mercury circulation system and an off-gas processing system as specific examples. In addition the authors report some knowledge mainly about behavior of xenon and tritium obtained in operation. This presentation includes important lessons about treatment of spallation products. Thus the lessons are expected to be fully utilized in discussions of future accelerator driven neutron sources and transmutation systems using liquid metal as target material.