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武田 全康
ぶんせき, 2021(11), p.611 - 615, 2021/11
東日本大震災の影響で10年にわたり運転を休止していた研究用原子炉JRR-3が2021年2月に運転再開したことにより、大強度陽子加速器実験施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)の大強度パルス中性子源と大強度定常中性子源(研究炉)の両方を利用することのできる中性子科学推進の場が茨城県東海村の日本原子力研究開発機構原子力科学研究所の敷地内に実現した。本解説では、それらの施設の特徴とそこに設置されている装置群を紹介する。
勅使河原 誠; 原田 正英; 渡辺 昇; 甲斐 哲也; 坂田 英明*; 池田 裕二郎; 大井 元貴*
JAERI-Conf 2001-002, p.835 - 847, 2001/03
核破砕反応による中性子は陽子を起因とする。そのため、陽子エネルギーの選択は性能の高い中性子源の開発において重要である。本研究では、最適な中性子源にとって最適な陽子エネルギーを見いだすため現実に近い体系(ターゲット・モデレータ・反射体)をモデルにし、そのモデレータから得られる中性子特性(中性子強度)をニュートロニクス計算によって評価した。ニュートロニクス検討の結果、最も性能の高い中性子源を得るための陽子エネルギーは1-2GeVであり、それ以上のエネルギーの増加は中性子強度が減少するため性能は下がることが得られた。中性子強度の陽子エネルギー依存性が、最適化された裸の体系から得られる全中性子収率と傾向が同じであることや、モデレータの種類(結合型や非結合型)に関わらず変化しないことも新しい知見として得られた。
勅使河原 誠; 原田 正英; 渡辺 昇; 甲斐 哲也; 坂田 英明*; 池田 裕二郎
JAERI-Conf 2001-002, p.722 - 733, 2001/03
非結合型モデレータにおいて幅が狭くテールのひかないパルス形状は重要である。この目的のために、今回、新しく反射体材料として水銀を提案し、水銀の中性子特性をニュートロニクス計算によって評価した結果を報告する。パルスピークは、これまでに最大ピーク強度が得られている鉛体系のものと比較してもほぼ同等かそれ以上である。パルス形状は、パルス形状が優れているベリリウム体系と比較して、約数十eVに匹敵するパルス形状である。また、熱中性子吸収材であるライナー,デカップリングエネルギーの高いデカップラーやそれ自信が冷却材となるためパルス形状を劣化させる冷却水を必要としないこともニュートロニクス検討の結果得られた。これらの結果は非結合型モデレータにおいて水銀反射体の利用は中性子性能のみならず工学的にも非常に優れていることを示すものである。
向山 武彦
原子核研究, 44(6), p.23 - 32, 2000/04
大強度陽子加速器を用いた大強度中性子源や加速器駆動未臨界炉の研究開発の現状について述べる。特に、加速器原子力システムとして核破砕中性子源の特性と既存施設の概要と将来計画について述べ、その利用方策の一つとしての加速器駆動未臨界炉の研究、研究開発計画について紹介する。
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。
武田 全康
no journal, ,
国内では、JRR-3が東日本大震災後、長期間にわたり再稼働を果たせない中、J-PARCの物質生命科学実験室(MLF)のパルス中性子源は、順調に1MWに向かってその出力を上昇させている。そのような状況において、ビーム利用実験のための中性子源に関しては、大型化と小型化の大きなふたつの流れがある。講演ではそれらの中性子源を実現するため、国内で行われているいくつかの取り組みについて紹介する。
麻生 智一; 勅使河原 誠; 武藤 秀生*; 青柳 克弘*; 高田 弘
no journal, ,
J-PARCの大強度中性子源では、ターゲットで発生した速中性子を液体水素減速材で冷中性子に冷却するために、液体水素循環系(1.5MPa、18K)とヘリウム冷凍機(6kW at 17K、1.6MPa、270g/s)から成る2元冷凍システムを2008年から運転している。2015年から運転中に生じたヘリウム冷凍機内の熱交換器と内部吸着器(ADS)の圧力損失上昇は、ヘリウムガス中の油分の局所的な蓄積が原因とし、2016年夏季に熱交換器のフロン洗浄とADSの交換によって冷凍機の性能が回復した。それ以降、圧力損失が増えることなく、2018年には7月までの175日間の連続運転を行うことができた。油分が蓄積する現象の詳細は未だ不明のため、圧力損失のモニタを増やすとともに、局所的な油蓄積を防ぐために活性炭を抑えるフェルト材を変更したADSの製作を進めている。また、7月に到達目標である1MWのビーム出力で1時間の連続運転を初めて行い、水素循環系統の圧力調整機構の性能、液体水素減速材の出入口温度差が3K以内という設計要件を確認した。この結果、大強度中性子源として利用者に中性子強度を維持した冷中性子を供給できることが確認できた。
