Present fabrication status of spare moderators and reflector in J-PARC spallation neutron source

J-PARC核破砕中性子源におけるモデレータ及び反射体予備機製作の現状

勅使河原 誠   ; 原田 正英   ; 大井 元貴 ; 高田 弘   

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

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)では、高エネルギーパルス陽子ビーム(3GeV, 25Hz)を用いた核破砕反応により発生した中性子を、液体水素モデレータで減速し、実験装置にパルス冷熱中性子を供給する。モデレータや反射体容器構造材の放射線損傷により2020年ごろに交換時期を迎える。現在、交換に向けて、モデレータ及び反射体の予備機製作を進めている。予備機は、現在MLFで使用しているものと外観上は同じであるが、内部構造において、大きく2つ改良を加えた。一つは、水素輸送配管に線膨張係数の最も小さなインバー材を採用したこと。もう一つは、中性子ビームパルスをシャープにする熱中性子吸収材として、新たに金・インジウム・カドミウム(Au-In-Cd)材を開発したことである。5重の多重配管を構成する水素輸送配管では、インバー材を採用することで、熱収縮量を確保するために必要であった偏心構造を同軸構造に変え、製作性を大きく向上させた。熱中性子吸収材として、Au-In-Cd材は、残留放射能を大きく軽減する材料で、この用途に初めて開発されたものである。本件では、これら材料を導入したモデレータ・反射体の製作状況について報告する。

At the spallation neutron source of J-PARC, the structural material of moderators and reflector, such as an aluminum alloy, is going to reach to the design value (20 DPA) around 2020 by an accumulation of irradiation-damage. We started the fabrication of the spare moderators and reflector in 2013 with following design of two improvements. The invar joints, such as invar-A6061 and invar- SS316L joints were newly developed to utilize them in the cryogenic multi-layered pipe with 5th annular geometry, improving the fabrication procedure much simple. The Gold-Indium-Cadmium (Au-In-Cd) as a decoupler material is also developed to reduce residual radioactivity of the used components significantly for the decoupled moderator. In this presentation, we will report these results and progress of fabrication.