Progress of specimen cutout and damage inspection for used mercury target vessel at J-PARC

J-PARC水銀ターゲット容器の試料切出しと損傷観察の進捗

直江 崇   ; 木下 秀孝   ; 涌井 隆  ; 粉川 広行  ; 羽賀 勝洋  ; 高田 弘   

Naoe, Takashi; Kinoshita, Hidetaka; Wakui, Takashi; Kogawa, Hiroyuki; Haga, Katsuhiro; Takada, Hiroshi

J-PARCの核破砕中性子源水銀ターゲットでは、陽子線入射時の急激な熱膨張によって生じる水銀中の圧力波がキャビテーションを誘発する。厚さ3mmのビーム窓を有するSUS316L製の水銀ターゲット容器の内壁は、キャビテーションによって激しい壊食損傷を受ける。ターゲット容器の内壁に形成された損傷を詳細に観察することを目的として、使用後のターゲット容器のビーム窓部をホールソーを用いて切り出した。2017年に実施したターゲット容器2号機の切り出しに先駆けて、切出し条件の最適化を実施するためのコールド試験を実施し、切削油を用いることで正常に切り出せることを確認した。切出した試料は、高度に放射化しているため、表面に形成されたキャビテーション損傷をレプリカ法により詳細に計測した。発表では、ビーム窓の切出しと遠隔操作による損傷の詳細観察についての進捗を報告する。

A liquid mercury target system for the spallation neutron source has been in operation at J-PARC. In the mercury target, pressure waves are generated due to abrupt heat deposition by the proton beam injection, inducing cavitation. A 3-mm-thick beam window portion of the enclosure vessel made of 316L stainless steel, so-called target vessel, is severely damaged by the cavitation. To observe the cavitation damage inside the target vessel, the beam window was cut out with an annular cutter. In 2017, some tests were conducted to optimize cutting conditions for cutting out a sample from the target No.2. As a result, the cutting was smoothly done with a water soluble lubricant. Since dose rate of the sample was extremely high for direct observation with a microscope, a replica method was adopted to observe the cavitation damage on the cut specimen. In the presentation, progress in the beam window cutting and cavitation damage observation by remote handling will be reported.