MLF-中性子源の性能向上を目指して

原田 正英; 直江 崇

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J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)の核破砕中性子源は、3GeV、1MWの陽子ビームを水銀標的に入射させて核破砕反応により生成される中性子を、減速材・反射体などにより利用しやすいエネルギーまで減速して、中性子実験装置に供給して様々な実験に活用する施設である。これらは、第1ターゲットステーション(TS1)とされ、2008年より運転を開始し、2023年6月現在、900kW以上程度で共用運転を行っている。また、将来計画の一環として、MLF第2ターゲットステーション(TS2)の検討を進めている。この現状・将来計画を踏まえ、中性子源の性能向上として、TS1におけるターゲットの1.5MW相当パルスの受け入れと減速材・反射体の性能向上は課題となっている。1.5MW相当パルスは、TS2との併用時に必要となるだけでなく、TS1自身の強度増につながるため、キャビテーション損傷や照射損傷の観点から現状と開発状況を整理し、受け入れられる可能性を議論する必要がある。減速材・反射体では、強度増加を目指し、中性子吸収材の変更やポイズン型減速材形状変更など検討をすすめており、早ければ2025年度から準備製作する4号機へと反映することを考えている。本発表では、MLFロードマップ検討の一つとして、TS1の性能向上を目指した、1.5MW相当パルスの受け入れと減速材・反射体の性能向上に関して、検討・開発状況を報告する。