Recent progress of pulsed spallation neutron source in J-PARC

J-PARCのパルス核破砕中性子源の進捗

高田 弘   ; 羽賀 勝洋  ; 明午 伸一郎   ; 達本 衡輝; 春日井 好己  ; 二川 正敏  

Takada, Hiroshi; Haga, Katsuhiro; Meigo, Shinichiro; Tatsumoto, Hideki; Kasugai, Yoshimi; Futakawa, Masatoshi

J-PARCのパルス核破砕中性子源施設では顕著な進捗が得られている。1つは、水銀ターゲットに生成され、入射による熱付与によって水銀ターゲット内に発生し、容器内壁に大きな損傷を与える要因となる圧力波を、水銀に微小気泡を注入することによって低減した。これは、新しいその場診断システムであるレーザードップラー振動計を用いて、微小気泡の注入によって圧力波が確実に低減されたことを確認した。また、超臨界の低温水素システムでは、ヘリウム循環系に残留する不純物を除去するための外部精製器を導入し、その結果、95日の運転後でも熱交換器における圧力損失を数kPa程度に抑制することができた。さらに、低温水素システムにサンプリングラインを設け、水素ガスを抽出できるようにした。ラマン分光分析を行った結果、運転中にパラ水素が100%の割合を占めることを確認し、これによってモデレータで発生させた中性子は、その強度やパルス波形が長期の運転中も変わらないこと示した。

Remarkable progresses were achieved at a pulsed spallation neutron source in J-PARC. One is to mitigate high-pressure waves which are generated in a mercury target and a source of serious damage on the wall of target vessel by injecting gas micro-bubbles into mercury. It was confirmed with a novel in-situ diagnostic system using a laser Doppler vibrometer that the pressure waves were certainly attenuated with the gas micro-bubbles. Secondly, the supercritical cryogenic hydrogen system has been improved to remove impurity remained in the helium circulation loop by installing a purification system. As a result, the pressure drop at the heat exchanger was suppressed successfully down to several kPa even after operating for 95 days. Furthermore, we have succeeded in sampling hydrogen gas from the cryogenic hydrogen loop during operation and verified with a Raman spectroscopy that the para-hydrogen fraction was 100%, proving the neutronic performance at the moderator is kept unchanged.