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。

Fitting method for spectrum deduction in high-energy neutron field induced by GeV-protons using experimental reaction-rate data

春日井 好己; 松田 規宏; 坂本 幸夫; 中島 宏; 八島 浩*; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 平山 英夫*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; et al.

Reactor Dosimetry; 14th International Symposium (ASTM STP 1550), p.675 - 689, 2012/08

JASMINと名付けられた共同研究プロジェクトのもとで、フェルミ国立研究所の反陽子ターゲットステーションを遮蔽集合体として使用した遮蔽実験を行っている。実験では、箔放射化法を用いた測定を行い、新たに開発したフィッティング法によって、遮蔽体中の高エネルギー中性子スペクトル(1-100MeV)を決定した。この手法では、中性子スペクトルの形を、簡単な関数で表した。得られた結果を、アンフォールディング法及び理論計算から導出した中性子スペクトルと比較することにより、この手法の妥当性を確認した。最後に、仮定したスペクトル関数中のフィッティング変数が放射化法で得られた反応率に対して、簡単な関係を持つことを示した。これにより、複雑な計算を行わずに、反応率データから簡単に高エネルギー中性子スペクトルを導出できることがわかった。

東日本大地震のJ-PARC中性子源ステーションに対する影響

酒井 健二; 坂元 眞一; 木下 秀孝; 関 正和; 羽賀 勝洋; 粉川 広行; 涌井 隆; 直江 崇; 春日井 好己; 達本 衡輝; et al.

JAEA-Technology 2011-039, 121 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2011-039.pdf:10.87MB

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,復旧状況を調査し、本ステーションの緊急事態に対する安全設計について検証する。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圧力低下は、水銀ターゲット台車固定装置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できたとともに、幾つかの改善点も見いだされた。

Shielding experiments under JASMIN collaboration at Fermilab, 4; Measurement and analyses of high-energy neutron spectra in the anti-proton target station

松田 規宏; 春日井 好己; 坂本 幸夫; 中島 宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; 平山 英夫*; 八島 浩*; Mokhov, N.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2055 - 2058, 2011/08

https://doi.org/10.3938/jkps.59.2055

遮蔽設計において、中性子のスペクトル形状及びその強度を推定することは大変重要である。フェルミ国立加速器研究所の反陽子生成ターゲットステーションで得られた遮蔽実験データから、フィッティング及びアンフォールディング法の2つの方法で高エネルギー中性子のスペクトル形状の推定を行った。フィッティング法では、中性子スペクトルが容易に得られ、かつ遮蔽材料の核データと比較しても妥当であった。アンフォールディング法で得られたスペクトル形状は、核データとは整合のとれない結果となった。2つの方法で推定した中性子スペクトルの形状に対して、PHITSコードによる計算結果で検証を行った。

Shielding experiments under JASMIN collaboration at Fermilab, 3; Measurement of high-energy neutrons penetrating a thick iron shield from the antiproton production target by Au activation method

松村 宏*; 木下 哲一*; 岩瀬 広*; 豊田 晃弘*; 春日井 好己; 松田 規宏; 坂本 幸夫; 中島 宏; 八島 浩*; Mokhov, N.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2059 - 2062, 2011/08

https://doi.org/10.3938/jkps.59.2059

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は、120GeVに加速された陽子によって生成された二次粒子を厚い鉄及びコンクリートの遮蔽体で遮蔽している。約2m厚の鉄遮蔽体を透過してくる100MeVを超える高エネルギーの中性子強度を測定するため、金の放射化法及び低バックグランド線測定システムの組合せによって実施した。中性子強度の指標として、8核種の核破砕生成物の生成量を求めた。測定結果と100MeV以上の計算結果との比較により、本手法が100MeVを超える高エネルギー中性子の測定に有用であることがわかった。

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 2; Spatial distribution measurement of reaction rate behind the shield and its application for Moyer model

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

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.48 - 51, 2011/02

https://doi.org/10.15669/pnst.1.48

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、放射化試料を使用した遮蔽実験を行い、照射後の残留放射能をGe検出器で測定した。反応率の空間分布は、反陽子ターゲットステーションを構成する鉄遮蔽体及びコンクリート遮蔽体の背後に設置した試料による放射能の結果から得られた。得られた反応率はターゲットの下流に向かって上昇する分布を有しており、高エネルギー加速器施設の遮へい設計によく用いられるMoyerの式と一致した。さらに、この結果から鉄及びコンクリートにおける中性子の減弱距離が得られた。

Distinctive features in neutronic performance of JSNS

前川 藤夫; 及川 健一; 原田 正英; 勅使河原 誠; 甲斐 哲也; 春日井 好己; 明午 伸一郎; 大井 元貴; 二川 正敏; 渡辺 昇*; et al.

Proceedings of 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/07

JSNSの中性子性能の確認を行った。おもにNOBORU装置を、そして必要に応じて他装置も使用し、以下を確認した。(1)測定したスペクトル形状から判断し、水素モデレータ中のパラ水素割合が予測どおりほぼ1であった。これは、水素循環系に変換触媒を導入したことによる。(2)絶対スペクトル強度とパルス形状は、シミュレーション計算値とよく一致した。粉末回折装置SuperHRPDにおいて、世界最高分解能である0.035%を確認した。(4)チョッパー装置である四季において、1MW出力換算で310n/s/cmの中性子束を観測した。これは既存の核破砕中性子源では世界最高であり、時間平均強度においても強力な原子炉中性子源の値と肩を並べるものである。

J-PARC物質・生命科学実験施設における水銀漏洩事象時の影響評価

春日井 好己; 甲斐 哲也

JAEA-Technology 2009-010, 46 Pages, 2009/05

JAEA-Technology-2009-010.pdf:3.5MB

J-PARC物質・生命科学実験施設において、1MW運転時に中性子ターゲットとして使用されている水銀が水銀循環系から漏洩し、放射性物質が排気筒から外部へ放出された場合の事業所境界における被ばく線量を評価した。その結果、事業所境界における外部被ばく量は30Svであり、その大部分は水銀から核破砕生成物として発生する希ガスによる寄与であることがわかった。また、水銀及びトリチウムによって与えられる内部被ばく量は、それぞれの寄与を合わせても0.1Svであった。これらの値は、一般公衆が自然から受ける年間被ばく量と比較しても十分小さな値であり、本施設が放射能漏洩に対して十分な安全裕度をもつことが示された。