核破砕標的循環試験装置(IMMORTAL)の開発

Development of mock-up test loop (IMMORTAL) for LBE spallation target

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

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

大強度陽子加速器施設(Japan Proton Accelerator Research Complex; J-PARC)では、加速器駆動システム(Accelerator-Driven system; ADS)による核変換技術の実現に資する研究開発を行うため、核変換実験施設(Transmutation Experimental Facility; TEF)の建設を計画している。2つの施設で構成されるTEFの内、ADSターゲット試験施設(TEF-T)では、溶融鉛ビスマス合金(Lead-Bismuth Eutectic alloy; LBE)を核破砕ターゲットおよび冷却材として用いるターゲットシステムを導入して陽子ビームを照射することにより、照射環境下でのLBEとADS構造材料候補材との共存性等のADS特有の課題に関する研究開発を行う。冷却材としての側面から見たLBEは、他の液体金属冷却材と同様に伝熱特性に優れ、ナトリウムに比べ化学的活性が低く水や空気と接触した際に火災などの事故に繋がる危険性がない。一方、一般に広く用いられるステンレス鋼等の構造材料に対し腐食性を示す他に、TEF-Tターゲットでは最大500Cに達する温度域で使用される等の理由から適応する計装や機器が限られる。このため、LBE用の機器について個別に研究開発や設計を進めてきた。LBEターゲットシステムの実現においては、これらの機器を統合して単体の大型装置として運用した際の機能や性能評価が重要である。本報告書では、LBEターゲットの一次冷却系および二次冷却系の実証試験の他、LBE用機器や計装の性能評価、遠隔によるメンテナンスを考慮した際の機器配置に関する課題抽出、さらに将来的にTEF-T施設で行う照射後試験に向けた非照射サンプルの供給を目的とした実規模試験ループである核破砕標的循環試験装置(Integrated Multi-functional MOckup for TEF-T Real-scale TArget Loop; IMMORTAL)の概要について報告する。

Construction of Transmutation Experimental Facility (TEF) is under planning in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) program to promote R&Ds on realization of transmutation technology by an accelerator driven system (ADS). As a facility of TEF, ADS Target Test Facility (TEF-T) will provide a spallation target to study target technology and perform post irradiation examination (PIE) of candidate materials of ADS. In ADS, lead-bismuth eutectic (LBE) alloy is used as a spallation target material and a core coolant. As is well known, LBE has corrosive to structural materials hence each component of the target system should provide compatibility with LBE. In addition, instrumentations for LBE are restricted by the target operation condition such as high temperature and irradiation environment. The devices for LBE have been developed individually to achieve the LBE target system. "Integrated Multi-functional MOckup for TEF-T Real-scale TArget Loop, IMMORTAL" was fabricated as a mock-up test loop of the target for the purpose of the integration testing of individually developed devices. This report describes an overview of IMMORTAL and the design of the installed devices.