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原田 正英
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)の将来計画として、第2ターゲットステーション(TS2)の検討を進めている。TS2の核破砕中性子源は、大強度3GeV陽子ビームを標的に入射させ、減速材により冷熱中性子ビームを取り出す基本構成をベースとしており、ソレノイドによりミュオンの取り出すミュオン源と共存する構想となっている。核破砕中性子源の標的の候補として、固定型と比較を行い、高電流密度の陽子ビームを受けられ、照射損傷を軽減でき、中性子強度を向上である回転型タングステン標的を選択した。中性子パルス特性が最良となるように、減速材の最適化を行った。最適化においては、粒子輸送計算コードPHITS及びMCNPを用い、回転標的(直径90cm、厚さ6cmの円盤状)の上下に2台の液体水素減速材を設置し、ベリリウム反射体及び鉄反射体で囲った簡素なモデルを用い、3GeVの陽子ビームを入射させた。計算では、ポイントタリーを用いて、減速材表面から漏洩する中性子パルスを計算した。減速材の形状、サイズ等をパラメータとして、中性子パルス特性(中性子輝度、パルス幅、テール幅等)への依存性を評価した。標的の比較表及び中性子パルス特性依存性の詳細な結果については、当日報告する。
原田 正英
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J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)は、3GeV、1MWの陽子ビームにより、炭素標的に当ててミュオンビームを発生させるミュオン源と、水銀標的にフルストップさせ核破砕反応により中性子を生成する核破砕中性子源と持ち、ミュオンビームを利用するミュオン実験装置と、冷熱中性子による中性子散乱実験を行う中性子実験装置が設置されている。これらは、第1ターゲットステーション(TS1)とされ、2008年より運転を開始したTS1は、2023年2月現在、800kW程度で共用運転を行っている。将来計画の一環として、MLF第2ターゲットステーション(TS2)の検討を進めている。TS2は、中性子とミュオンの両方を取り出し可能なタングステン回転標的を主案とし、陽子ビームを高密度化し、冷熱中性子を供給する減速材をできる限り標的に近づけ、減速材をやや平坦化することにより、中性子の輝度増を考えている。ビーム出力については、加速器の総出力を1.5MWに増強し、TS1で1MW、TS2で500kWとすることを主案としている。現在は、TS2の最適化を進めており、TS1と比較すると、中性子の強度(輝度)は単位出力当たり10倍、ミュオンの強度は、単位出力当たり50倍となる可能性が得られている。本発表では、TS2の中性子性能に特化し、TS1での中性子特性の測定結果を引き合いに出しながら、最適化を踏まえた現時点で想定されるTS2の中性子性能を紹介する。