核破砕中性子源用極低温水素循環システム圧力変動解析
Pressure fluctuation analysis on the cryogenic hydrogen circulation system for spallation neutron source
@加藤 崇,麻生智一,達本衡輝,牛島 勇,高橋才雄,大都起一,日野竜太郎、池田 裕二郎,渡辺 昇
原研
日本原子力研究所（以下原研）は高エネルギー加速器研究機構（KEK）と共同で大強度陽子加速器計画（J-PARC）を進めている。その一環として建設している物質・生命科学研究用核破砕中性子源では、極低温水素循環システムにより、高エネルギー中性子を冷中性子ビームに変換している。この極低温水素循環システムには、陽子ビームの変動により、パルス的熱負荷変動が与えられる。この変動熱負荷の大きさは最大4kW程度になり、極低温冷却系にとって厳しい設計条件が与えられた。そこで、本循環システムが形成する極低温水素を循環する閉ループと熱負荷との関係をモデル化し（相変化を伴わない1次元モデル）、陽子ビームが発信した場合、この系の圧力はどのように変動するかを模擬する計算を行った。その結果、系に対して何ら制御を行わない場合、圧力上昇量は約2.0MPaに及ぶことが分かった。そこで、ヒーターによる熱負荷補償制御を検討し、圧力上昇量を約1/7の0.3MPaに抑えることができることが分かった。これらの解析結果について紹介する。