Unified mercury radioactivity monitoring system at J-PARC and its operation experiences

J-PARCにおける水銀システムの放射能モニタリングシステムとその運転経験

原田 正英   ; 関島 光昭*; 森川 宣之*; 増田 志歩; 木下 秀孝   ; 酒井 健二 ; 甲斐 哲也   ; 春日井 好己  ; 武藤 儀一*; 鈴木 彰夫*; 高田 弘   ; 羽賀 勝洋  

Harada, Masahide; Sekijima, Mitsuaki*; Morikawa, Noriyuki*; Masuda, Shiho; Kinoshita, Hidetaka; Sakai, Kenji; Kai, Tetsuya; Kasugai, Yoshimi; Muto, Giichi*; Suzuki, Akio*; Takada, Hiroshi; Haga, Katsuhiro

J-PARC MLFでは、ゲルマニウム半導体検出器(Ge検出器)を用いた線エネルギー解析により、系から漏洩した放射性物質を観測することで、水銀標的及び水銀循環系の故障の兆候を見つけ出すための統合水銀放射能モニター(UHAM)を設置しており、3つのサンプリングポートと放射線モニターとの組み合わせにより構成されている。(1)HAM(水銀容器と冷却水容器のヘリウムガス層を監視する)、(2)CAM(水銀循環系が稼働しているホットセルの空気を監視する)、(3)VAM(水銀容器が設置されているヘリウムベッセル内のヘリウムガスを監視する)。放射性物質の漏洩が検知されると、即座に警報が発報し、加速器制御系へ運転停止信号が送られる。ソフトウェアとハードウェアは、毎年適宜更新されている。例えば、HAMを二重化するための2台のGe検出器の設置、各系統に高計数率時のGe検出器への補償として、NaIシンチレーション検出器の設置を行っている。2015年4月の水銀容器の冷却水の漏洩時には、UHAMは活躍した。すなわち、VAMが、ヘリウムベッセル内の計数率の異常上昇を検知した。その後、測定された放射性物質の情報から、水銀の漏洩ではなく冷却水の漏洩であることを明らかにした。

In MLF at J-PARC, a unified mercury radioactivity monitor (UHAM) is installed to find an indication of failure of the mercury target and loop system by detecting radioactive materials leaked from the system with a -ray energy analysis with Germanium semi-conductor detectors (Ge detectors). It is composed of three units of sampling port and radiation monitors: (1) HAM for interstitial helium gas layer between the mercury vessel and surrounding water shroud of the mercury target, (2) CAM for atmosphere in the hot cell where the target loop is operated and (3) VAM for helium gas in the helium vessel where the target vessel is installed. Once any leakages of radioactive materials are detected, an alarm signal is issued immediately to the accelerator control system to stop beam operation. Software and hardware have been upgraded yearly. For example, two Ge detectors are used for HAM for redundancy, NaI Scintillation detectors are also used as supplemental for the Ge detector to keep availability of the system for high counting rate event. In April 2015, the UHAM activated when a small water coolant leakage from the water shroud of the mercury target occurred. VAM detected an abnormal increase of the counting rate in the helium vessel. It was also indicated that the measured radioactive nuclides were generated from the activation of the coolant (water) in the water shroud and not from the mercury.