J-PARC核破砕パルス中性子源の大強度化のための半無拘束型ターゲットの設計と製作の状況

Status of design and fabrication of mercury target vessel (module) with partial constraint free for power uprates of pulsed spallation neutron source of J-PARC

若井 栄一  ; 粉川 広行  ; 涌井 隆  ; 直江 崇   ; Guan, W.; 花野 耕平*; 木下 秀孝   ; 成井 紀男*; 羽賀 勝洋  ; 勅使河原 誠   ; 高田 弘   ; 木村 優志*; 上羽 亮平*; 仙入 克也*; 二川 正敏  

Wakai, Eiichi; Kogawa, Hiroyuki; Wakui, Takashi; Naoe, Takashi; Guan, W.; Hanano, Kohei*; Kinoshita, Hidetaka; Narui, Norio*; Haga, Katsuhiro; Teshigawara, Makoto; Takada, Hiroshi; Kimura, Masashi*; Ueha, Ryohei*; Sennyu, Katsuya*; Futakawa, Masatoshi

J-PARCの核破砕中性子源施設は大強度(1MW(3GeV, 25Hz))での安定運転を目標としている。核破砕中性子源の水銀ターゲット容器は、水銀容器及び冷却水層を有する保護容器から成る薄肉多重容器構造を持ち、耐食性が良いSUS316L鋼で製作している。本研究では運転時に発生する応力をより低減させるため、従来と構造を大きく変更した半無拘束型ターゲット構造モデルの成立性を検討した。有限要素法などによって解析を進めた結果、設計要件を十分に満足させることができた。一方、その製作技術の評価では水銀容器と保護容器を繋ぐ部分(リブ)を容器後方の一部のみとし、溶接時に生じる熱変形や残留応力を低下させるため、電子ビーム溶接法による技術実証試験を行った。また、保護容器の構造強度を高めるとともに製作時間を短職化させるため、水路の体積を減少させる構造を採用し、その水路の加工をガンドリル法によって製作技術の実証試験を行った。その結果、応力などの解析評価と技術実証によりその成立性に関する良好な結果を得た。また、本評価を基にした実機ターゲット容器の製作も進んでおり、その近況も報告する。

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