Fabrication of the prototype spoke cavity for the JAEA-ADS linac

JAEA-ADSリニアックのための超伝導スポーク空洞試作機の製作

田村 潤  ; 近藤 恭弘   ; 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*

Tamura, Jun; Kondo, Yasuhiro; 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)では、原子力発電所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の将来の原子力システムである加速器駆動核変換システム(ADS)実現のための研究を行っている。JAEA-ADSのための大強度陽子リニアックの詳細設計の第一歩として、現在、我々は低速陽子(光速比0.2程度)加速用の超伝導スポーク空洞を開発している。我が国においては超伝導スポーク空洞の製作経験がなく、JAEA-ADSの実現性を確保するためには、この空洞の試作と性能評価が必須である。我々は2020年度から実際の空洞製作を開始し、2024年度、電子ビーム溶接による空洞組み立てが完了した。この組立においては、最終溶接の前に空洞部品の端部を数回に分けてトリム加工することにより、目標とする共振周波数を実現した。最終溶接においては、空洞部品の真円矯正と端部薄肉加工を組み合わせることにより、平滑な溶接ビードを得ることができた。本発表では、ADS実現に向けた超伝導スポーク空洞の開発について報告する。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has been proposing an accelerator-driven nuclear transmutation system (ADS) as a future nuclear system to efficiently reduce high-level radioactive waste generated in nuclear power plants. As the first step toward the full-scale CW proton linac for the JAEA-ADS, we are currently prototyping a low-beta (around 0.2) single-spoke cavity. Since there is no experience in manufacturing superconducting spoke cavities in Japan, prototyping and performance evaluation of the cavity are essential to ensure the feasibility of the JAEA-ADS. The actual cavity fabrication started in 2020, and the cavity assembly by electron beam welding was finally completed in fiscal year 2024. In this assembly, the target resonance frequency of 324 MHz was achieved by trimming the ends of the cavity parts several times before the final welding. In the final welding, smooth weld beads were obtained by combining circular-correction and end-thinning for the cavity parts to be welded. The fabrication of the prototype spoke cavity is presented.