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麻生 智一; 勅使河原 誠; 長谷川 勝一; 武藤 秀生; 青柳 克弘; 野村 一隆; 高田 弘
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物質・生命科学実験施設(MLF)の核破砕中性子源では、ターゲットで発生した高速中性子を冷中性子に冷却するために、超臨界圧(1.5MPa)の低温水素(18K)を3基のモデレータに供給し、発生する核発熱(約3.8kW)を強制方式で冷却する。水素系の冷却はヘリウム冷凍機で行う。これまで、中性子利用実験のために約2-3ヶ月の連続運転を行ってきたが、2015年から冷凍機内の熱交換器と内部吸着器(ADS)で運転中に圧力損失が増加し、冷凍機の冷却性能が低下して長期間の安定運転に支障を来す状態となった。冷凍機昇温後の運転再開時には圧力損失は解消されることから、水分や窒素などの不純物が原因と考え、熱交換器とADSの再生などの対策を施したが、状況は改善されなかった。一方、熱交換器入口配管で紫外光による油の反応があったため、油の蓄積が原因となり得ると判断し、2016年夏季保守期間に、熱交換器をフロン洗浄してADSを新品に交換した。11月から再開した運転では、圧力損失の増加は生じていない。
羽賀 勝洋; 直江 崇; 涌井 隆; 粉川 広行; 猿田 晃一; 木下 秀孝; 勅使河原 誠; 原田 正英; 酒井 健二
no journal, ,
物質・生命科学実験施設(MLF)では2023年4月、陽子ビームのパルス強度が長期の利用運転としてはこれまでで最高値である950kWを達成した。パルス強度は3GeVシンクロトロン(RCS)出口のビーム出力であり、圧力波による水銀ターゲット容器の損傷を引き起こす主要な因子である。この成果は中性子源の1MW定常運転がほぼ達成されたことを表す。RCS出口の陽子ビームパルスはMFLと30GeVメインリング(MR)で分配されるため、MLFでのビーム出力はRCS出口のビーム出力より小さくなる。MLFの取り分は2028年に86.2%まで減少させる計画である。そこでMLFで1MW出力を達成するには、パルス強度を1.16MWに増強し、水銀ターゲットは1MWを超えるパルス強度に耐える必要がある。また、高度に放射化した使用済みターゲット容器の保管と廃棄という重要な課題に対処しなければならず、現在2つの対応策を実現するために水銀ターゲット容器の研究・開発が進められている。すなわち、ターゲットの運転期間の延長と、使用済みターゲット容器の減容化である。このため、より効率的なピッティング損傷の抑制技術、およびビーム運転後に現状の遠隔操作機器を用いて分解可能な新しいターゲット容器の設計が必要である。本発表では、MFLの中性子源の現状と将来計画について紹介する。