Operational experiences of J-PARC cryogenic hydrogen system for a spallation neutron source

J-PARC核破砕中性子源用低温水素システムの運転経験

達本 衡輝; 麻生 智一 ; 大都 起一; 川上 善彦; 青柳 克弘; 武藤 秀生

Tatsumoto, Hideki; Aso, Tomokazu; Otsu, Kiichi; Kawakami, Yoshihiko; Aoyagi, Katsuhiro; Muto, Hideki

J- PARC核破砕中性子源用の低温水素システムは2008年4月に完成し、同年の5月末に初めて冷中性子の発生に成功した。低温水素システムは3ヶ月の安定な長期連続運転を実施できるようになり、最近では500kWの共用運転を行っている。本装置は、「極低温」でかつ「高圧」の可燃性水素を取り扱う国内で初めての大型冷凍設備であるため、2007年のオフビームコミッショニングから現在に至るまで数々の予期せぬトラブルがあった。例えば、気体軸受水素ポンプの過渡軸振動現象、軸受部の過渡冷却現象および水素トライポロジーによる起動不良、アキュムレータ用ベローズの破損、ヘリウム冷凍機の不純物による不安定事象である。さらに、2011年には冷却運転中に東日本大震災が発生し、停電および計装空気が喪失したが、構築したインターロックシステムにより正常に自動停止することができた。これまでの運転や不具合事象により多くの知見が得て、改良を重ねた結果、現在では長期間の安定な冷却運転を実施できるようになった。

The Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) cryogenic hydrogen system was completed in April 2008. The proton beam power was gradually increased to 500 kW. A trial 600-kW proton beam operation was successfully completed in April 2015. We achieved long-lasting operation for more than three months. However, thus far, we encountered several problems such as unstable operation of the helium refrigerator because of some impurities, failure of a welded bellows of an accumulator, and hydrogen pump issues. Furthermore, the Great East Japan Earthquake was experienced during the cryogenic hydrogen system operation in March 2011. In this study, we describe the operation characteristics and our experiences with the J-PARC cryogenic hydrogen system.