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岩元 洋介
no journal, ,
高エネルギー加速器施設に含まれる機器等の放射線による照射損傷の指標として、DPA(原子あたりの平均はじき出し数)があり、この評価精度が施設の設計や運転管理に大きく影響する。粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの照射損傷モデルは、陽子エネルギー約20MeVを超える領域で核反応により発生する荷電粒子, パイオン, ミューオン等の二次粒子の照射損傷への寄与を計算することが可能で、適応可能なエネルギー範囲は、eV領域からTeV領域と極めて広い。PHITSのJ-PARCニュートリノ実験施設設計への適用を図るため、GeV領域のエネルギーを持つ陽子を炭素, ベリリウム, チタン等に照射したときのDPAを計算し、PHITSが同施設の照射損傷評価に利用可能であることを示した。また、120GeVの陽子をベリリウムへ照射したときのPHITSの計算値は、米国のフェルミ国立加速器研究所で開発中のMARSコードの計算値とよく一致することがわかった。
斎藤 滋; 大久保 成彰; 遠藤 慎也; 鈴木 和博; 畠山 祐一; 菊地 賢司*
no journal, ,
核破砕中性子源やADSのビーム入射窓及び構造材料は、高エネルギー陽子及び核破砕中性子の照射により、損傷を受ける。核破砕条件における材料の照射損傷特性を明らかにするために、スイスのPSIを中心としてSTIP(SINQ Target Irradiation Program)やMEGAPIE(MEGAwatt Pilot Experiment)などの核破砕ターゲット材料照射プログラムが実施された。これらのプログラムではPSIの加速器で各種材料を580MeVの陽子で照射し、参加国がPIEを分担して行っている。原子力機構も照射試料の一部を輸送し、照射後試験を行った。本発表ではこれらの照射後試験の代表的な結果や、照射から照射後試験に至るまでの各工程の知見や経験などを紹介する。これらはRaDIATEの枠組みにおいて計画されている高エネルギー加速器照射試験及び照射後試験の参考となり得る情報である。
高田 弘
no journal, ,
大強度陽子加速器施設のパルス核破砕中性子源は、3GeV、25Hzで1MWの大強度陽子ビームを水銀ターゲットに入射し、発生した中性子を液体水素モデレータとベリリウム・鉄反射体で減速し、高強度かつ狭いバルス幅の中性子を供給し、多様な物質科学・材料研究等の推進に役立てている。モデレータは100%濃度のパラ水素を使用し、その形状やターゲットに対する配置を最適化した結果、パルス当たりの中性子強度は同種の米国のSNS施設を上回る性能を有している。水銀ターゲット容器では、陽子ビーム入射で水銀中に生成する圧力波によるSUS316L製容器のピッティング損傷がその寿命を決定するため、目標とする1MWの大強度陽子ビームで長期間の運転を達成するためには、この損傷低減が最重要課題である。現在、微小気泡の注入や狭隘流路による速い水銀流れの効果で損傷低減を図っているが、平均406kWで670MWh運転した容器で25
m程度の損傷を観測した。今後、2018年には新しく製作したターゲット容器で500kWで運転した後の損傷量を測定する予定であるが、狭隘流路部の改良による更なるピッティング損傷抑制手法の開発を検討している。また、使用済み機器から試験片を切り取り、原子力機構内の施設を活用した照射後試験も計画中である。