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Activation in injection area of J-PARC 3-GeV rapid cycling synchrotron and its countermeasures

J-PARC 3GeVシンクロトロンの入射部における放射化とその対策

山本 風海; 山川 恵美*; 高柳 智弘; 三木 信晴*; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 柳橋 亨*; 堀野 光喜*; 仲野谷 孝充; 竹田 修*

Yamamoto, Kazami; Yamakawa, Emi*; Takayanagi, Tomohiro; Miki, Nobuharu*; Kamiya, Junichiro; Saha, P. K.; Yoshimoto, Masahiro; Yanagibashi, Toru*; Horino, Koki*; Nakanoya, Takamitsu; Takeda, Osamu*

J-PARC 3GeVシンクロトロンは1MWのビーム出力を中性子ターゲットおよび主リングシンクロトロンに供給するためにビーム調整を進めている。現在は最大500kWの出力で運転を行っているが、現状最も放射化し線量が高い箇所はリニアックからのビーム軌道をシンクロトロンに合流させる入射部である。この放射化はビーム入射に使用する荷電変換フォイルとビームの相互作用によるものであるが、フォイルを使う限り必ず発生するため、周辺作業者への被ばくを低減するための遮蔽体を設置できる新しい入射システムの検討を行った。フォイル周辺は入射用電磁石からの漏れ磁場で金属内に渦電流が流れ、発熱することがこれまでの経験から判っているため、その対策として金属の遮蔽体を層状に分け、その間に絶縁体を挟む構造を考案した。遮蔽計算の結果から、9mmのステンレスの間に1mmの絶縁体を挟んでも遮蔽性能は5%程度しか低下しないことがわかった。

The existing beam power of the J-PARC Rapid Cycling Synchrotron is up to 500 kW, and higher radiation doses are concentrated in the injection area. These activations are caused by the interaction between the foil and the beam. To reduce dose exposure to workers near the injection point, we study a new design of the injection scheme. Experience has shown that eddy currents are generated in the metal flange near the magnet owing to the pulsed magnetic field, and the temperature exceeds 100 degrees C. The shield installed in the new injection system needs to have a layer structure, in which an insulator is inserted between iron shields to reduce the eddy current. From the results of the shielding calculation, even if 1 mm of polyethylene was inserted between two 9-mm-thick SUS 316 plates, which serve as shielding material, the shielding performance was reduced only about 5%, and we confirmed that it would function well.

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