オフアクシス・ニュートリノビーム実験に於ける崩壊領域ビームダンプ系の開発

• Project/Area Number: 17740172
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 多田 將 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (00391706)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2005: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: 素粒子実験 / 宇宙物理 / 宇宙線

Research Abstract

本研究は、当機構と日本原子力研究開発機構とが共同で建設中の大強度陽子加速器(J-PARC)に於けるニュートリノビームラインのビームダンプコアに用いられるグラファイトコアの冷却に関する研究である。
本年度は、平成17年度に当該科研費にて製作したヘリウム試験用チャンバーを用い、ビームダンプコアモデルの冷却試験を行った。これは、ヘリウムを充填したチェンバー内で、ミニチュアモデルに冷却モジュールを実機に対して考案されている幾つかの方法で固定した状態で行うもので、ブロックの発熱はヒーターによって再現し、冷却量は冷却モジュールに流す水量によってコントロールする。各所の温度は全て熱電対によって測定する。それらの温度上昇の様子をANSYSによる熱解析と比較することによって、諸量の定量的な解析を行う。ヘリウム雰囲気で試験することによって、より実際の使用環境に近い条件で試験出来る他、空気雰囲気中ではグラファイトの酸化のために試験出来なかった高温領域での測定が可能となった。
また、実機に於ける冷却システムの取り回し等、実装についてもこの容器を用いて研究した。具体的には、冷却モジュールをグラファイトブロックへ効果的に固定する方法、冷却水流量のコントロール方法、グラファイトブロック同士の最も効率的な設置方法等を研究し、実機の詳細設計が可能な段階まで詰めた。
当該研究により、ヘリウム環境下でのグラファイトの冷却に関する広い知見を得ることが出来、その成果を実機の設計に充分に反映させることが出来た。