2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study of radioactive water and air in the J-PARC neutrino beam line
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18K03682
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
大山 雄一 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, 准教授 (30213896)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 善一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (00200759) [Withdrawn]
石田 卓 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, 講師 (70290856)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | J-PARC / ニュートリノ / トリチウム / ベリリウム / マンガン / 大強度陽子ビーム / 放射化水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
J-PARCニュートリノビームラインにおいて、ビームライン機器の冷却水は、ビーム運転を継続するにつれて高濃度の放射能を含むようになる。これはビームにより生じる中性子が冷却水中の酸素原子を破壊することによるものである。このうち3Hの排水による除去と7Beや54Mn等の金属イオン性放射能のイオン交換樹脂による除去が本研究の大きなテーマであった。これまでの研究により、金属イオン性放射能の除去には十分の成果が見られ、実際2023年度の排水においてはこれらの放射能は全く測定されなかった。金属イオンの除去は研究目標を完全に達することができた。イオン交換樹脂通水システムの定常的なメンテナンス方法の確立だけはまだ達せられていない。
2022年度末までにニュートリノ第２設備棟を増設して、252m^3の希釈排水タンク2基が完成し、工水浄化装置を導入し、さらに放射化水配管の拡張を行った。2023年度はこれらの完成を受けて放射化水排水の定常運転を行った。2023年度は252m^3の希釈タンクを12回使用し、73.5GBqの3Hを排水した。タンクの使用頻度にはまだ余裕があり、今後1.3MWへのビーム増強に向けて十分な放射化水処理能力を備えることができた。
今後の研究のもう１つの大きな柱は鉄板からの水や空気への3H流出問題である。鉄板から冷却水に流出する3Hを計算し、冷却水中の3Hの量が冷却水の酸素分子の核破壊により生成される3Hの量よりも有意に多い原因を定量的に説明できた。ビーム強度を1.3MWに増強する際に、多くの放射化水排水が必要になる理由を原子力規制庁や県へ説明し、理解して頂いた。その結果、1.3MWへのビーム増強の許可を得ることができた。
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