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中島 宏; 高田 弘; 明午 伸一郎; 春日井 好己; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 渡辺 昇*; ASTE共同チーム
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 1, p.457 - 467, 1998/11
AGS加速器による1.5,7.0及び24GeV陽子を用いて水銀ターゲットの諸特性を測定する核破砕ターゲット積分実験を行った。ここでは、Neutronics等の実験の基本となる入射陽子ビーム形状及び投入陽子量を測定した。ビーム形状測定では、マルチワイヤプロファイルモニタとイメージングプレートの二種類の方法を用いて、上記の入射条件についてビーム入射位置及び強度分布を明確にした。投入陽子量の測定では、Cu(p,x)
Na放射化反応を用いて12%程度の精度で絶対値を求めた。本測定結果は、AGSリング内のビーム強度測定装置による測定値と比較して、24GeVの場合5%程度で一致したが、1.5GeVでは23%低かった。この差は、ビームラインにビーム収束装置が設置されていないことによりビームが発散したためである。このビームの発散については、イメージングプレートによる測定でも確認された。
鈴木 康夫*
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), p.847 - 851, 1998/00
5MWクラス用次世代中性子源に必要な、陽子蓄積リングには、フォイルを用いない荷電変換入射法が不可欠である。本稿では、新しい荷電変換法:ルーチェ法を報告する。フォイルを使わずに、周期的な磁場配位(アンジュレーター)と光子ビーム(強力レーザー)によって、水素ビームをイオン化することができる。なお、ルーチェ法(LUCE)とは、Laser and Undulator Charge Exchangeの短縮語である。
大山 幸夫; 日野 竜太郎; 渡辺 昇*; 水本 元治; 向山 武彦
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), p.22 - 31, 1998/00
原研中性子科学研究計画は、基礎科学と原子力の研究を推進するために、大強度高エネルギー陽子加速器と核破砕中性子源を建設するものである。中性子散乱施設は、最も優先度の高い研究施設の一つである。本論文では、中性子科学研究計画及び中性子散乱施設の構想と技術開発の現状について概説する。
高田 弘; 春日井 好己; 中島 宏; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 渡辺 昇*; 新井 正敏*; 鬼柳 善明*; ASTE-Collaboration
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), p.468 - 477, 1998/00
核破砕水銀ターゲットの開発の一環として、AGS加速器施設に、半球形状の端部を有する内径20cm、長さ130cm、厚さ2.5mmのステンレス容器に水銀を充填したターゲットを設置し、これに1.5,7.0及び24.0GeV陽子を入射する核破砕実験を行った。ニュートロニクス実験として、In,Al,Bi等の放射化検出器を用いてターゲット側面における反応率分布を測定した。しきい値0.4MeVの
In(n,n')
In反応率データをもとに核破砕中性子強度分布を評価した。得られた分布は、1.5GeV陽子入射の場合、ピーク位置11.5cm、半値幅29cmであり、24.0GeVの場合にはピーク位置19.6cm、半値幅44cmとなり、入射エネルギーが増加するにつれてピーク位置が深くなるとともに広がる特性を有することがわかった。1.5GeV陽子入射についての計算コードを用いた解析では、入射位置近傍を除いて、計算は実験値をおおむね再現することがわかった。
日野 竜太郎; 神永 雅紀; 石倉 修一*; 柳沢 一郎*; 鵜沢 将行*; 黒澤 勝利*; 池田 一三*; 内田 正治*
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 1, p.278 - 287, 1998/00
中性子科学研究計画の下で5MW規模の核破砕ターゲットとして、水銀ターゲットの設計開発を進めている。本報告では、流路断面積を最小化して構造のコンパクト化が可能な反転流方式の構造概念の検討成果を述べたものである。反転流方式では大規模な再循環流の発生により広い領域でホットスポットを生じやすいため、流路隔壁にスリットを設け、スリットからの噴出し流で再循環流の発生を抑制する構造を提案した。その成立性を検証するために熱流動・構造強度解析を行い、ビーム窓近傍の水銀温度を設計温度以下の230
C程度まで低減できること、薄肉のターゲット容器にフレームを適切に設置することにより許容応力以下にできることがわかり、構造的に成立可能な目処を得た。
渡辺 昇*; 勅使河原 誠*; 高田 弘; 中島 宏; 大山 幸夫; 永尾 忠司*; 甲斐 哲也; 池田 裕二郎; 小迫 和明*
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 2, p.728 - 742, 1998/00
原研中性子科学研究計画における5MW核破砕中性子源の概念設計について詳細に報告する。まず中性子源施設の基本コンセプトの検討にはじまり、新しいターゲット・モデレータ・反射体システムの提案、新しい高性能冷モデレータの開発、ターゲット材料の選択及び形状の最適化、ターゲット・モデレータ結合の最適化、中性子強度及びパルス特性の性能評価、欧米の競争相手の性能との比較等を行い、原研計画における中性子源が、世界最高の性能を出し得ることを示した。また技術的に最も困難と予想される冷モデレータについて核発熱空間分布を計算し、その実現へ向けての開発研究に必要な知見を得た。すなわち、核発熱密度が極めて高く、ホットスポットでは20W/cm
にも達すること、これを緩和するため、冷中性子源用モデレータにあってはプレモデレータ付とすることにより約1/3に熱負荷が軽減できるなど、多くの知見をもたらした。
日野 竜太郎; 神永 雅紀; 麻生 智一; 粉川 広行; 石倉 修一*; 須々木 晃*; 寺田 敦彦; 木下 秀孝; 羽賀 勝洋
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 1, p.252 - 268, 1998/00
中性子科学研究計画では中性子散乱研究施設を最初に建設する予定であり、その中核となる5MW規模の核破砕ターゲットシステムの開発を進めている。本報告では、重金属板にリブを設置して除熱性能を高めた固体ターゲット構造、ホットスポットの発生防止などに効果的なクロスフロー及び反転流方式の水銀ターゲット構造、MW運転用の薄肉・扁平した冷減速材構造の概念を提示した。これらの構造の熱機械的な成立性を検証するために、リブによる伝熱促進効果、最高15L/minの水銀流動特性、冷減速材容器内の水による流動パターン測定などの実験と圧力波を含む熱流動・構造強度解析を実施し、その評価結果を述べるとともに、構造実現のための課題を示した。
麻生 智一; 石倉 修一*; 寺田 敦彦; 甲斐 哲也; 勅使河原 誠*; 神永 雅紀; 日野 竜太郎; 渡辺 昇*
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 2, p.804 - 822, 1998/00
中性子科学研究計画では、5MW陽子ビームとターゲットとの核破砕反応で発生した大強度中性子をエネルギーレベルに応じて選別する高効率減速材の開発が極めて重要である。特に、超臨界水素を用いる冷減速材は、扁平、薄肉化しつつ、1.5MPa、20Kの条件に耐え、かつ、水素温度の上昇を3K以内に抑制する必要がある。構造強度解析から容器には110MPaの応力が発生し、流動実験及び解析から水素温度の局所的に上昇させる再循環流の発生が顕著なことを確認した。これらの成果を踏まえて、旋回流や噴出し流で再循環流の発生を抑制し、新しいアルミ合金を採用しつつ微小フレーム構造で強度を確保する冷減速材構造を提案した。
石倉 修一*; 神永 雅紀; 須々木 晃*; 日野 竜太郎; 原田 巌*; 神庭 公祐*; 坂下 元昭*
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 1, p.288 - 300, 1998/00
原研で計画している5MW水銀ターゲット成立性を明らかにするうえで、最大の課題である薄肉ターゲット容器の応力と内部に生ずる圧力波を解析した。その結果、矩形ビームを仮定した場合、最大応力170MPaがビーム窓中央で子午線方向の応力として生ずることを明らかにした。さらに、ビーム形状を矩形から放物線に変えると、子午線方向の応力は100MPaまで低減することを示し、ビーム形状がターゲット容器の成立性に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。また、容器内で発生する圧力については、矩形ビームを仮定した場合ビーム窓中心で100MPa、円筒内面において60MPaの圧力が生ずることを明らかにし、構造的に成立可能な目処を得た。
神永 雅紀; 日野 竜太郎; 須々木 晃*; 坂下 元昭*; 中村 文人*; 田川 久人*
Proc. of 14th Meeting of the Int. Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-14), 1, p.269 - 277, 1998/00
5MW水銀ターゲットシステムの設計では、水銀による構造材の浸食や腐食を防ぐために低流速で十分な除熱能力を確保する必要がある。本報告では、低流速で除熱可能なクロスフロー方式ターゲットの概念を検討するために実施した熱流動解析結果について述べる。再循環流を防ぎ流れをビームに対してクロスされる構造とするため、容器内部にビームと並行に整流板を2枚設置し整流板に設けた開口部をビーム窓に近づくに従って大きくする構造を提案した。本構造を採用することにより、水銀の最高温度は220C以下に、水銀流速は1.5m/s以下に抑えることが可能であることを解析により示した。さらに、開孔率を変えることにより最高温度を低減することが可能であるとの目処を得た。