Decoupler development at J-PARC neutron source facility

J-PARC中性子源施設におけるデカップラー開発

大井 元貴 ; 原田 正英   ; 勅使河原 誠   

Oi, Motoki; Harada, Masahide; Teshigawara, Makoto

J-PARCの中性子源施設は日本の1MWパルス核破砕中性子源である。3台の液体水素減速材が設置されており、そのうちの1台は大強度型、残り2台はショートパルス型減速材である。ここでは、中性子パルスを短くするために、デカップラーと呼ばれる中性子吸収材を減速材周辺に配置している。デカップラーの性能は、中性子カットオフエネルギー(Ed)で表される。J-PARCでは、Ag-In-Cd合金により、1MW核破砕中性子源において1eVのカットオフエネルギーを実現している。その一方で、放射線損傷やデカップラーの燃焼のためにこれらの減速材や反射体の交換が必要である。2台目の減速材と反射体において、低放射化材であるAu-In-Cd合金デカップラーを開発した。Au-In-Cdデカップラーのカットオフは、1eVであり、その放射化量はAg-In-Cd合金に比べると3桁小さい。我々はAu-In-Cd合金を自ら作成・加工を加え、減速材と反射体として完成させた。

J-PARC neutron source facility is 1MW pulsed spallation neutron source in Japan. There are three liquid hydrogen moderators, one is for high intensity, the others are for short pulse neutron beam. In order to make short pulsed neutron beam, neutron absorber called decoupler is attached around the moderators. Characteristics of the decoupler is described by the neutron cut-off energy (Ed). In J-PARC, Ed of 1eV is realized by the Ag-In-Cd decoupler at the 1MW spallation neutron source. Due to the radiation damage and burn-up of the decoupler material, we have to replace these moderator and reflector assembly in near future. For the second moderator and reflector assembly, we developed a Au-In-Cd alloy as a low activation material. Ed of Au-In-Cd alloy is 1eV. Activation of the Au-In-Cd is much lower than that of Ag alloy. We manufactured the Au-In-Cd alloy and processed the alloy by ourselves. Finally, it was installed into the moderator and reflector assembly.