Development of single-spoke cavities for ADS at JAEA

JAEAにおけるADS用シングルスポークキャビティーの開発

近藤 恭弘   ; 田村 潤; Yee-Rendon, B. ; 明午 伸一郎   ; 前川 藤夫  ; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 道前 武*

Kondo, Yasuhiro; Tamura, Jun; Yee-Rendon, B.; Meigo, Shinichiro; Maekawa, Fujio; Kako, Eiji*; Umemori, Kensei*; Sakai, Hiroshi*; Domae, Takeshi*

日本原子力研究開発機構(JAEA)は、原子力発電で発生する高レベル放射性廃棄物を効率的に削減するため、将来の原子力システムとして加速器駆動システム(ADS)を提唱している。このJAEA-ADSのCW陽子リニアック実現に向けた第一歩として、低ベータ(0.2程度)のシングルスポーク空洞の試作を開始した。日本では超伝導スポーク空洞の製作実績がないため、JAEA-ADSの実現性を確保するためには、空洞の試作と性能試験が不可欠である。試作スポーク空洞のパラメータは、より高い空洞性能を得るために最適化した。実際の空洞製作は2020年に開始された。2020年度はプレス成形と機械加工により、空洞部品のほとんどを製作した。2021年には、空洞の溶接加工を開始した。テストピースを用いて最適な溶接条件を決定し、各空洞部品を滑らかな溶接ビードで接合した。現在、空洞の胴体部分とビームポート部分の組み立てが完了した。本論文では、JAEA-ADSと空洞試作の現状を紹介する。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been proposing an accelerator-driven system (ADS) as a future nuclear system to efficiently reduce the high-level radioactive waste generated at nuclear power plants. As the first step toward the full-scale CW proton linac for the JAEA-ADS, we are now prototyping a low-beta (around 0.2) single-spoke cavity. Because there is no experience in manufacturing super-conducting spoke cavities in Japan, prototyping and performance testing of the cavity are essential to ensure the feasibility of the JAEA-ADS. The dimensional parameters of the prototype spoke cavity were optimized to obtain higher cavity performance. The actual cavity fabrication started in 2020. Most of the cavity parts were fabricated in fiscal year 2020 by press-forming and machining. In 2021, we started welding the cavity parts together. After investigating the optimum welding conditions using mock-up test pieces, each cavity part was joined with smooth welding beads. Currently, the cavity's body section and the beam port sections have been assembled. This paper presents the current status of the JAEA-ADS and it's cavity prototyping.