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Steady-state and transient experiments in mock-up of J-PARC LBE spallation target system using mock-up loop "IMMORTAL"

J-PARC LBEターゲットモックアップループによる定常および非定常試験

大林 寛生; 八巻 賢一; 北 智士; 吉元 秀光; Wan, T.; 斎藤 滋; 佐々 敏信

Obayashi, Hironari; Yamaki, Kenichi; Kita, Satoshi; Yoshimoto, Hidemitsu; Wan, T.; Saito, Shigeru; Sasa, Toshinobu

J-PARCでは、ADS候補構造材の高温LBE流動下条件での陽子/中性子照射環境への適応性を把握し、将来設計に反映することを目的として、LBE核破砕ターゲットを用いた実験施設の建設が計画されている。施設に導入するターゲットシステムでは、400MeV-250kWのパルス陽子ビームをターゲット容器に入射させることによって材料照射データが取得する計画である。IMMORTALは、当該システムの一次冷却系の実現可能性を検証することを目的として製作されたモックアップ試験ループであり、遠隔保守性を考慮した機器配置を含めて実装されているほとんどの機器(電磁ポンプ(EMP)、熱交換器、計装など)には、実際のLBEターゲットと同じ設計が反映されている。本ループを用いた統合試験の結果、一次系の各機器が重大な問題等を生じることなく長時間の運転を達成することができた。また、過大ビーム入射事象や冷却材流量の低下などの過渡事象の模擬実験により、熱交換器の性能評価を行う共に、RELAP5-3Dを使用したLBEループシステムの安全性解析モデルを検証するためのいくつかの実験データを取得した。

Construction of an experimental facility using LBE spallation target is under planning in the framework of J-PARC project to understand the compatibility of candidate ADS structural materials under flowing high temperature LBE environment with proton / neutron irradiation. We constructed a mock-up test loop, IMMORTAL to verify the feasibility of a primary cooling system in the target system. Including the layout considering remote maintainability, the same design as the actual JAEA's LBE target is reflected in most devices of IMMORTAL such as an electromagnetic pump (EMP), a heat exchanger and instrumentations. During the integrated tests, the individually developed devices of LBE loop system worked without significant malfunction. Several experimental data to verify the safety analysis model for LBE loop system using RELAP5-3D was acquired by simulation experiment of transient events such as beam over power and decrease of forced cooling.

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