J-PARC陽子ビーム照射施設の概念設計

Conceptual study of J-PARC Proton Beam Irradiation Facility

明午 伸一郎   ; 岩元 大樹   ; 杉原 健太*; 平野 幸則*; 堤 和昌*; 斎藤 滋   ; 前川 藤夫  

Meigo, Shinichiro; Iwamoto, Hiroki; Sugihara, Kenta*; Hirano, Yukinori*; Tsutsumi, Kazuyoshi*; Saito, Shigeru; Maekawa, Fujio

J-PARC核変換実験施設ADSターゲット試験施設(TEF-T)の設計をベースとし、J-PARC陽子ビーム照射施設の概念検討を行った。これは、文部科学省の分離変換技術評価タスクフォースの提言「ADSの工学的課題解決に加え、多様なニーズへの対応の可能性を含め、既存のJ-PARCの陽子加速器を利用可能な利点を最大限活用する施設仕様を検討することが望ましい。」を受けたものである。TEF-T設計で不要となった設備を削減する一方、多様なニーズに対応可能な設備の具体化を行った。多様なニーズとして、諸外国の大強度加速器施設の利用法の調査を行った。その結果、1)材料照射試験、2)核破砕中性子を用いた半導体機器のソフトエラー試験、3)医療用RI製造および4)陽子ビーム利用を主な利用目的と特定し、これらの利用に必要な施設の検討を行った。施設概念の検討にあたっては、2022年に施設のユーザーコミュニティを立ち上げ、ユーザーの意見を広く取り入れて施設設計に反映した。本報告書は、陽子ビーム照射施設の概念検討結果、多様なニーズとその対応、施設建設に向けたロードマップおよび今後の課題についてまとめたものである。

Based on the design of the ADS Target Test Facility (TEF-T) at the J-PARC Transmutation Experimental Facility, a conceptual study was conducted on the J-PARC proton beam irradiation facility. This research was carried out based on the recommendations of the Nuclear Transmutation Technology Evaluation Task Force of the MEXT. The recommendations state that it is desirable to consider facility specifications that can make the most of the benefits of using the existing J-PARC proton accelerator while also solving the engineering issues of the ADS. We considered facilities that could respond to a variety of needs while reducing the facilities that were not needed in the TEF-T design. In order to clarify these diverse needs, we investigated the usage status of representative accelerator facilities around the world. As a result, it became clear that the main purposes of these facilities were (1) Material irradiation, (2) Soft error testing of semiconductor devices using spallation neutrons, (3) Production of RI for medical use, and (4) Proton beam use, and we investigated the facilities necessary for these purposes. In considering the facility concept, we assumed a user community in 2022 and reflected user opinions in the facility design. This report summarizes the results of the conceptual study of the proton irradiation facility, various needs and responses to them, the roadmap for facility construction, and future issues.