Behavior of tritium release from a stainless vessel of the mercury target as a spallation neutron source

春日井 好己; 佐藤 浩一; 高橋 一智*; 宮本 幸博; 甲斐 哲也; 原田 正英; 羽賀 勝洋; 高田 弘

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011144_1 - 011144_6, 2021/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.33.011144

J-PARCの物質・生命科学実験施設では、2008年より水銀を使った核破砕中性子源を運用している。水銀を内包するステンレス製の水銀標的容器は、放射線損傷等のため定期的な交換が必要である。本件では、2011年に実施した最初の標的容器交換にともなう一連の作業で観測された標的容器等からのトリチウムの放出挙動とその解析結果について報告する。

Off-gas processing system operations for mercury target vessel replacement at J-PARC

甲斐 哲也; 内田 敏嗣; 木下 秀孝; 関 正和; 大井 元貴; 涌井 隆; 羽賀 勝洋; 春日井 好己; 高田 弘

Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012042_1 - 012042_4, 2018/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1021/1/012042

At J-PARC an Off-gas processing system has been utilized to a purging process before the target vessel replacement and an air-flow control procedure to minimize radioactivity release during the replacement. In 2011 the first replacement was carried out after a 500 MWh operation, and the tritium release was measured. It was suggested that the tritium release must be less than that measured at the replacement in 2011 even at the nominal operation of 5,000 MWh. Some procedures of an air-flow control and a rubber plug insertion have been introduced from the replacements in 2013, resulting that the amount of tritium release could be reduced to less than that released in 2011 at the nominal operation.

R&D of invar duct for fabrication of 2nd JSNS moderators

原田 正英; 勅使河原 誠; 前川 藤夫; 大井 元貴; 春日井 好己; 高田 弘

Journal of Nuclear Materials, 450(1-3), p.104 - 109, 2014/07

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.11.017

JSNS/J-PARCには、3台の多層構造を有する超臨界水素モデレーターがある。モデレータ1号機の製作において、室温層及び極低温層での熱収縮の違いが、製造プロセスを困難にさせることがわかった。そこで、モデレーター2号機の製作のために、配管材料として低熱収縮材料、インバーを使用することを提案した。製造性を確認するためのインバー配管に関する曲げ試験,溶接試験,異材継手試験を行った。まず、直径22mmの配管を曲げ半径44mmでの曲げ試験を行い、液体窒素で予備冷却し低速なら問題なく曲がることを確認した。TIG溶接では、溶接開先を変えて、適切な開先形状を決定した。そして、接合部分を含む摩擦圧接による異材継手インバー-A6061製とインバー-SS316L製のロッドから、サイズ60mm、直径4または6mmの試験片を切り出し、2温度(室温と77K(液体窒素温度)で、引張試験を行った。その結果、どの接合材も、接合強度(0.2%耐力)が母材よりも大きいことがわかった。以上より、インバー配管は、モデレーター2号機に使用可能であることを確認できた。

Recent progress of pulsed spallation neutron source in J-PARC

高田 弘; 羽賀 勝洋; 明午 伸一郎; 達本 衡輝; 春日井 好己; 二川 正敏

Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerators (AccApp '13), p.154 - 158, 2014/05

J-PARCのパルス核破砕中性子源施設では顕著な進捗が得られている。1つは、水銀ターゲットに生成され、入射による熱付与によって水銀ターゲット内に発生し、容器内壁に大きな損傷を与える要因となる圧力波を、水銀に微小気泡を注入することによって低減した。これは、新しいその場診断システムであるレーザードップラー振動計を用いて、微小気泡の注入によって圧力波が確実に低減されたことを確認した。また、超臨界の低温水素システムでは、ヘリウム循環系に残留する不純物を除去するための外部精製器を導入し、その結果、95日の運転後でも熱交換器における圧力損失を数kPa程度に抑制することができた。さらに、低温水素システムにサンプリングラインを設け、水素ガスを抽出できるようにした。ラマン分光分析を行った結果、運転中にパラ水素が100%の割合を占めることを確認し、これによってモデレータで発生させた中性子は、その強度やパルス波形が長期の運転中も変わらないこと示した。

Activation detector measurements at the hadron absorber of the NuMI neutrino beamline at Fermilab

松田 規宏; 春日井 好己; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 豊田 晃弘*; 八島 浩*; 関本 俊*; 大石 晃嗣*; 坂本 幸夫*; 中島 宏; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.337 - 340, 2014/04

https://doi.org/10.15669/pnst.4.337

フェルミ国立加速器施設のNuMI (Neutrinos at the Main Injector)は、ニュートリノ混合・振動事象を調査するため大強度のニュートリノを生成しており、崩壊領域の末端には加速陽子や二次粒子のビームダンプとしてハドロンアブソーバーが設置されている。ビームダンプの遮蔽性能を評価するため、放射化検出器による反応率測定をアブソーバーの背面で実施した。検出器の誘導放射能は、ゲルマニウム検出器を用いたスペクトル解析により測定した。反応率の2次元分布には2種類のピークが確認され、1つは両側に強いピーク、もう1つは上方に弱いピークであった。これらのピークは、アブソーバーの隙間を通ってきたストリーミングによるものであった。

J-PARC MLF使用済放射化機器保管計画検討結果

木下 秀孝; 涌井 隆; 松井 寛樹; 前川 藤夫; 春日井 好己; 羽賀 勝洋; 勅使河原 誠; 明午 伸一郎; 関 正和; 坂元 眞一; et al.

JAEA-Technology 2011-040, 154 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2011-040.pdf:8.08MB

物質・生命科学実験施設(MLF)で発生する放射化機器については、高度に放射化しているものが多く、簡易な保管設備では保管できない。これまで、MLFの放射化物を対象として、原子力科学研究所内施設を利用した保管についての検討を行ってきたが、具体的な実施計画等の立案には至っていない。本報告では、MLFで発生する機器の概要や保管計画検討の経緯,現状での放射化機器発生予定,保管予定施設の状況についてまとめた。放射化機器の発生予定と保管予定施設(ホットラボ)の計画を照らし合わせた結果、双方の計画には隔たりがあることがわかった。また、ホットラボにおいて、現在の建物の状態や保管設備として利用するために必要な改修に関してコスト評価を行った結果、ホットラボを利用することに新規施設の建設と比較して優位性を見いだせないと結論できた。このため、新規施設建設に向けた検討を早急に行うこととした。

Influence of Great East Japan Earthquake on neutron target station in J-PARC

酒井 健二; 二川 正敏; 高田 弘; 坂元 眞一; 前川 藤夫; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; et al.

Proceedings of 20th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-20) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/03

本報告では、東日本大震災の発生時におけるJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の中性子源ステーションの挙動、被害状況を調査する。大震災発生時、MLFでは幾つかの機器で大きな揺れを検知した後、外部電源が喪失し、全循環システムが自動停止した。水素は設計通り屋外に放出され、機器異常による水銀, 水素, 放射性ガスの漏えいも生じなかった。一方、激しい揺れは遮蔽体ブロックのずれ、建屋周辺の地盤沈下による外部供給配管の破断を引き起こした。この配管破断による圧縮空気の喪失は、圧空シリンダーを用いた固定装置や空気操作弁などに影響を及ぼしたが、主要機器の大きな破損までは至らなかった。これらの結果は、本ステーションの緊急事態に対する安全設計の妥当性を実証した。

Shielding experiments by the JASMIN collaboration at Fermilab, 2; Radioactivity measurement induced by secondary particles from the anti-proton production target

八島 浩*; 松田 規宏; 春日井 好己; 中島 宏; 坂本 幸夫; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; Boehnlein, D.*; Lautenschlager, G.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2051 - 2054, 2011/08

https://doi.org/10.3938/jkps.59.2051

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットステーションにおいて、反陽子ターゲットの周辺に放射化試料を設置し反応率の測定を行った。ターゲットはインコネル合金と銅からできており、120GeVに加速された陽子が毎秒2.010個打ち込まれる。アルミニウム,ニオブ,銅及び金の放射化試料を1セットとしてターゲット周辺に設置し、ターゲットから放出される二次粒子の空間及びエネルギーの分布測定を行った。照射後に放射化試料の誘導放射能を測定し、30核種についての核種生成反応率分布を得るとともに、これらより二次粒子の放出角度分布を得た。PHITSコードを用いた計算結果は、実験結果と比較してファクター3以内でおおむね一致することがわかった。

Shielding Design of a Neutron Beam Line "NOBORU" at JSNS/J-PARC

原田 正英; 及川 健一; 春日井 好己; 前川 藤夫

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.94 - 97, 2011/02

https://doi.org/10.15669/pnst.1.94

NOBORUは、JSNS/J-PARCに設置された23本のうちの一つのビームラインであり、中性子源特性測定と様々なテスト実験を行うことを目的としている。NOBORUでは、1MWにおいて、大きな中性子ビームサイズを扱うために、十分な遮蔽が必要であった。本研究において、NOBORUの遮蔽構造を決定するために、遮蔽計算を駆使した。遮蔽計算では、様々なビームライン機器によって生じる中性子ビーム損失を考慮した。その結果、J-PARCで適用しているすべての線量限度を満たす遮蔽構造を決定することができた。そして、運転時において、NOBORUNの実験室内での線量測定を行った。測定結果は、2倍の範囲内で、計算値と良い一致を示すことがわかった。さらに、中性子シャッターの遮蔽効果とTチョッパーの残留放射能についても評価した。

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 4; Calculation analyses

松田 規宏; 春日井 好己; 松村 宏*; 八島 浩*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; 佐波 俊哉*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.57 - 60, 2011/02

https://doi.org/10.15669/pnst.1.57

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットからは、120GeVにまで加速された陽子が撃ち込まれることにより反陽子だけでなくさまざまな二次粒子が生成される。ここで得られた実験データは、汎用モンテカルロ計算コードの精度検証に使用することができる。本研究では、二次元簡易体系による反応率の空間分布をPHITS, MARS, MCNPXコードを用いて計算した。鉄中の実験結果が計算結果との比較に使用され、両者の結果から得られた鉄中における中性子の減弱距離はよく一致することがわかった。