J-PARCにおける反射体・減速材予備機用のAu-In-Cd合金デカップラーの開発状況

Development status of Au-In-Cd alloy decoupler for spare reflector and moderators in J-PARC

大井 元貴 ; 勅使河原 誠   ; 原田 正英   ; 高田 弘   

Oi, Motoki; Teshigawara, Makoto; Harada, Masahide; Takada, Hiroshi

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の核破砕中性子源では、3GeV陽子ビームを水銀ターゲットに入射して発生させた中性子を液体水素減速材で減速し、実験装置にパルス状の中性子ビームとして供給している。反射体と減速材の設計寿命は30,000MWh(1MWで6年)であり、現在予備機の製作を進めている。使用中の1号機では、Ag-In-Cd合金デカップラーを使用しているが、残留放射能の低減のために予備機ではAu-In-Cd合金デカップラーを採用した。Au-In-Cd合金は反射体・減速材予備機のために独自に開発したものであり、合金の製造・加工方法、アルミ合金A5083とのHIP接合に関するR&Dを行っている。反射体には合金を3mm及び2mmの平板に加工し、減速材容器には減速材形状に合わせた湾曲形状への加工をそれぞれ鋳造によって行った。HIP接合においては、温度, 時間, 表面状態等をパラメータとして接合試験によって最適な条件を決定し、実機製造に反映した。反射体予備機は平成27年度末に納入され、現在はAu-In-Cd合金を内蔵した非結合型減速材およびポイズン型減速材の製作を進めている。

In the spallation neutron source of the Japan Proton Accelerator Complex (J-PARC), generated neutrons are moderate in liquid hydrogen moderators and supplied to neutron instruments. The design life of the reflector and the moderator is 30,000 MWh (6 years at 1 MW), and we are preparing spare reflector and moderators. In the first ones, Ag-In-Cd alloy decoupler is used, but in order to reduce the residual radioactivity, Au-In-Cd alloy decoupler was developed and adapted to the spare reflector and moderators. It performed R&D about HIP bonding with aluminum alloy, manufacturing and processing method of the Au-In-Cd alloy. In HIP bonding, the optimal conditions were determined by the bonding test using temperature, time, surface condition, etc. as parameters, and these were applied to the spare reflector and moderators. The spare reflector was delivered at the end of FY2015, and now we are preparing decoupled moderators and poisoned moderators with Au-In-Cd alloys.