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A Plan of materials irradiation facility at J-PARC for development of ADS and high-power accelerator facilities

ADS及び高出力加速器施設開発のためのJ-PARCにおける材料照射施設計画

前川 藤夫

Maekawa, Fujio

加速器駆動核変換システム(ADS)開発にあたり、ビーム窓(BW)材料の開発は主要課題の1つである。BWは高エネルギー陽子及び核破砕中性子に、また約500$$^{circ}$$Cの腐食性のある高温鉛ビスマス共晶(LBE)合金に曝される。また最近では、加速器施設の高出力化にあたり、高出力加速器のみならず高出力標的が放射線損傷や熱除去の点で律速となっている。ADSを含む高出力加速器施設のBW及び標的材料の放射線損傷研究に資するため、J-PARCのLinacにより供給される400MeV 250kWの陽子ビームを利用した材料照射施設の検討を行っている。標的にはADSの標的兼冷却材である流動LBE合金を用いる。標的中で鋼材を1年間照射下場合の放射線損傷は最大で10dpaとなり、これはADSのBWの年間放射線損傷量に相当する。現時点での施設概念では、本施設で効率的に照射後試験を行うためのホットラボを付設する。発表では、本施設の概要について述べる。

Development of beam window (BW) materials is one of crucial issues in development of accelerator driven nuclear transmutation systems (ADS). The BW is exposed to high energy protons and spallation neutrons, and also to corrosive lead-bismuth eutectic (LBE) alloy at high temperature of about 500$$^{circ}$$C. Recently, not only high-power accelerators but also high-power targets are the rate-limiting factor for increasing the power of accelerator facilities in terms of radiation damage and heat removal. To study radiation damage on BW and target materials for high-power accelerator facilities including ADS, we are planning a materials irradiation facility by utilizing the proton beam of 400 MeV and 250 kW provided by the J-PARC's Linac. The target is flowing LBE alloy which is a candidate target and coolant material of ADS. When a steel sample is irradiated in the target for one year, the sample receives radiation damage of about 10 dpa at maximum which is equivalent to the yearly radiation damage of ADS's BW. In the current facility concept, the facility is equipped with a hot-laboratory for efficient post-irradiation examination. The facility will be outlined in this presentation.

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