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高田 弘; 羽賀 勝洋
JPS Conference Proceedings (Internet), 28, p.081003_1 - 081003_7, 2020/02
大強度陽子加速器施設J-PARCの核破砕中性子源では、設計を見直した水銀ターゲット容器を使用して2017年10月から2018年7月までの間、500kWの陽子ビームで運転を行うとともに、1MW相当のビーム強度で1時間の運転も行った。このターゲット容器では、ビームが入射する尖頭部でのキャビテーション損傷を抑制する対策として微小気泡注入器を装備するとともに、尖頭部では流路幅2mmの狭隘流路に水銀流れを形成する形状を採用した。運転終了後の観察の結果、厚さ3mmの容器尖頭部の損傷は17.5
mより浅い程度に抑制できたことがわかった。
麻生 智一; 達本 衡輝*; 大都 起一*; 川上 善彦*; 小守 慎司*; 武藤 秀生*; 高田 弘
JAEA-Technology 2019-013, 77 Pages, 2019/09
JAEA-Technology-2019-013.pdf:5.59MB
大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設において1MWの陽子ビームで駆動する核破砕中性子源では、水銀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、液体水素(1.5MPa, 20K以下)を3基のモデレータに供給し、そこで発生する核発熱(3.8kW)を強制方式で冷却する低温水素システムを備えている。この低温水素システムでは、核発熱に伴う系内の圧力変動を低減するためにベローズ構造で圧力を吸収するアキュムレータを採用していることが特徴である。しかしながら、初期に使用したベローズで不具合が生じたため、高耐圧, 長寿命のアキュムレータが必要となった。厚肉プレートによる高耐圧性を有する溶接ベローズ(内ベローズ)の要素技術開発を行い、最適条件を見出すことができた。内ベローズの試作機を製作し、2MPaの圧力印加を繰り返す耐久試験により、設計寿命(1万回以上)を満たすことを確認した。また、その製作法による内ベローズを導入したアキュムレータの組立時、溶接歪等によって内ベローズの機能性や寿命に影響しないように、水平・垂直度を0.1
以内に抑えた。改良したアキュムレータは既に約25,000時間(繰り返し伸縮約16,000回(運転中40mm伸縮の設計寿命は50万回))の運転を実現できており、2019年1月現在、500kWビーム出力で運転中である。2018年7月には932kWビーム入射した運転を行い、アキュムレータの圧力変動抑制機能が設計どおりの性能を有することを確認し、今後の高出力において安定運転ができる見通しを得た。
池田 裕二郎
波紋, 15(1), p.6 - 9, 2005/01
J-PARCプロジェクトにおける1MWパルス中性子源について、中性子源の中心部分を構成する主要機器の概念構築根拠を明らかにしながらその設計の現状をまとめた。また、特集号として同時に掲載される核破砕反応,モデレータニュートロニクス,モデレータ技術,放射線遮蔽に関する導入的な概要を説明した。
池田 裕二郎
Neutron News, 16(1), p.20 - 24, 2005/01
本稿ではJ-PARC計画で中性子利用施設として建設される1-MWパルス核破砕中性子源について全体概要を示した。ターゲット,モデレータ,反射体,遮蔽などの主要機器の概念を明らかにし、最新の設計現状を述べる。また、特にターゲットの寿命推定において深刻な影響を与えると考えられる、水銀ターゲット中で生ずるピッティングに関する技術課題について言及する。
入江 吉郎
Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004), p.113 - 117, 2004/00
速い繰り返しのシンクロトロン(RCS)を用いたメガワット陽子源は多くの挑戦的な側面を持つ。例えば、(1)低エネルギー入射及びこれに伴う大振幅で速い変化の磁場による大口径電磁石と非常に高い高周波電圧,(2)多少飽和した電磁石ファミリー間のトラッキング,(3)基本波及び高調波空洞を用いた高周波捕獲,(4)負水素イオン荷電変換フォイル,(5)大きいアクセプタンスの入射及び取出し直線部,(6)損失ビームの捕集,(7)ビーム不安定性等。以上の項目について、現在日本で建設中のJ-PARC 3GeV RCSをベースとして議論する。(3)から(7)までの項目は、他の方法によるメガワット中性子源、すなわち全エネルギーリニアック+蓄積リングと共通である。そこで、米国で建設中のSNSと比較して議論する。これらマシンの信頼性、または運転の効率というものは非常に重要なテーマで、実際上このマシンが成功か否かを決定するものである。既存マシンにおける経験をもとに、どのようなことが必要かについて議論する。
高田 弘; 前川 藤夫; 本村 士郎*; 吉田 勝彦*; 寺奥 拓史*; 明午 伸一郎; 坂井 昭夫*; 春日井 好己; 兼近 修二*; 大竹 秀範*; et al.
Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.1115 - 1125, 2003/07
大強度陽子加速器計画で建設する1MW核破砕中性子源はヘリウムベッセル,ベッセルサポートシリンダ,遮蔽ブロック,23本の中性子ビームライン,陽子ビーム窓等の機器で構成される。機器はライナーの内側に配置され、ヘリウムベッセルを中心とし、その周囲を中性子ビームシャッターを含む鉄鋼製の遮蔽で取り囲む。鉄遮蔽の外周には重コンクリートを配置し、その外表面の線量率が12.5Sv/hを超えないことを設計条件とした。ライナーの外形は直径9.8mであり、重コンの厚さは2.2-2.7mである。ライナー内は遮蔽体の除熱とNOxガスの発生抑制のため乾燥空気を循環させる。このようなステーション構造の概要と機器構造の各論、例えば中性子ビームシャッターは2本ロッド懸垂方式の直方体状で、その一部にガイド管等を装着したダクトを挿入できる構造であること、について報告する。
渡辺 昇*; 勅使河原 誠*; 相澤 一也; 鈴木 淳市; 大山 幸夫
JAERI-Tech 98-011, 15 Pages, 1998/03
原研における中性子化学研究計画では、主加速器として陽子エネルギー1.5GeV、総ビーム出力約8MWの超伝導リニアックが考えられており、そのうちの約5MWを用いて世界最大級の短パルス核破砕中性子源施設の計画が目論まれている。本稿では、大強度核破砕中性子源施設の基本的なコンセプトを構築するために、まず、完成時に重要になると考えられる実験の種類、測定器を想定し、それらに必要な冷、熱及び熱外中性子ビームを得るためのモデレータの選定を行い、実験室内における測定器の最適配置を基にターゲット・減速材・反射体システムのコンセプトを提案した。中性子源施設の性能指標としては、各ビームラインの中性子ビーム強度とビームラインの数の積で表せるが、できる限り多くの測定器が設置できるよう工夫した結果、中性子ビームラインが30本以上、中性子測定器が40台以上設置できる配置案が得られた。
