J-PARC物質・生命科学実験施設における中性子実験装置遮蔽体の性能評価

Evaluation of neutron instruments shield in J-PARC Materials and Life Science Experimental Facility

大井 元貴 ; 原田 正英   ; 甲斐 哲也   ; 相澤 一也  ; 佐藤 浩一 ; 増山 康一; 春日井 好己  

Oi, Motoki; Harada, Masahide; Kai, Tetsuya; Aizawa, Kazuya; Sato, Koichi; Masuyama, Koichi; Kasugai, Yoshimi

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では、大強度の3GeV陽子ビームを用いて発生した中性子およびミュオンを用いて物質科学・材料科学等の実験を行っている。MLFでは、施設の運用開始から段階的にビーム出力を増強しており、2014年3月には約300kWの陽子ビーム出力で運転を行っていた。最終的には1MWの陽子ビーム出力を目指しており、今後のビーム出力の増加を進めるにあたり、利用実験に供している中性子実験装置(20台)について、実際の中性子ビームを用いてその遮へい体の遮へい性能を評価した。その結果、20台中16台の中性子実験装置で、遮へい体表面の線量が十分に低いことを確認した。残り4台の中性子実験装置では、特定のビーム条件において、遮へい体表面で高い線量が生じることを確認した。それらの中性子実験装置に対しては、図面を再確認し遮へいの再計算を行い、原因を考察した。そして、測定結果を元に、原因を究明し、対策を施すことで、1MWのビーム運転においても、全ての中性子実験装置で、十分に低い線量を担保できる見通しを得た。

In the J-PARC Materials and Life Science Experimental Facility (MLF), material science experiments using muon and neutron beam are performed. In the MLF, proton beam power was 300KW at May 2014 and it is planning to enhance to 1MW. For proton beam enhancement, we performed evaluation of the shielding performance of the neutron beam instruments. As a result, dose on the shield surface of 16 neutron instruments are sufficiently low for 1MW proton beam operation. However, 4 neutron instruments show high dose rate in particular neutron beam conditions. For these neutron instruments, we have checked the drawings and recalculate the shielding performance and considered a cause. Then based on the measurement results, some shield are added for these four neutron instruments and dose rate are reduced sufficiently to 1MW proton beam operation.