長期安定運転を目指した低温水素システムの改良

Upgrade of the cryogenic hydrogen system for its stable long-term operation

達本 衡輝; 麻生 智一 ; 大都 起一; 上原 聡明; 川上 善彦; 櫻山 久志; 長谷川 勝一   

Tatsumoto, Hideki; Aso, Tomokazu; Otsu, Kiichi; Uehara, Toshiaki; Kawakami, Yoshihiko; Sakurayama, Hisashi; Hasegawa, Shoichi

J-PARCの物質生命科学実験施設は、陽子ビームを水銀ターゲットに入射し、発生した高速中性子をモデレータである1.5MPa, 20K以下の超臨界圧の低温水素と衝突を繰り返すことにより減速した冷中性子ビームによる中性子散乱実験を行う実験施設である。低温水素システムは、3台の水素モデレータに超臨界圧水素を供給し、そこで発生する核発熱(1MW陽子ビーム時に3.75kW)を強制冷却するための冷凍設備である。これまで、ヘリウム冷凍機の熱交換器において、徐々に圧力損失が増加し、その結果、循環流量低下と冷凍能力不足を引き起こし、2週間以上の安定な低温維持運転が困難であった。その原因は、運転中に圧縮機の下流部にある活性炭吸着器から徐々に離脱した不純物(特に、水分)の熱交換器表面への吸着現象であることがわかった。そこで、この残存する水分を効率よく除去するために、乾燥器,低温精製器、及び、再生用加温ヒータからなる精製システムを新たに導入し、2012年、初めて3か月の長期に渡る連続運転に成功した。

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