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2017 年度 実績報告書

J-PARCニュートリノビームラインの放射化水処理の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25400307
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

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, 講師 (30213896)

研究分担者 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)
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, 研究機関講師 (70290856)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワードJ-PARC / ニュートリノ / T2K / 放射線 / 放射化水処理 / ベリリウム / イオン交換樹脂 / 大強度陽子ビーム
研究実績の概要

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高濃度に放射化水する。これはビームにより生じる中性子が冷却水の酸素原子を破壊することによる。最も大きな障害になるのは放射線同位元素7Beである。7Beの半減期は53日なので、崩壊を待つわけにはいかず、効率よく除去する必要がある。
2017年度はいままでと比較して大強度のビームを長時間得ることができた。ビーム強度は約480kWまで増強され、ビームラインでの年間総陽子数は8.19E20POTになった。これはビーム時間を1.0E7秒に換算すると396kW相当のビーム強度に匹敵する。前年度の337kWより少しに増えたものの、いまだに目標とするビーム強度750kWの半分に満たない。ビームによって約500GBqの7Beが生じた。これをイオン交換樹脂EG-4A-HGを用いて189MBqまで取り除いた。
除去効率は99.96%である。前年度の99.99%の除去率、57MBqの残7Be量に遥かに及ばない。これはイオン交換樹脂のプレフィルターが詰まり、イオン交換樹脂を稼働できない期間があったためである。既にイオン交換樹脂による7Be除去の方法は確立されたものの、イオン交換樹脂通水をトラブルなく運転する方法の確立が大切であることを再認識することとなった。2016年度末のイオン交換樹脂循環ポンプの故障による除去効率の悪化等も含めて、イオン交換樹脂通水システム全体が、トラブルなく常に運転を継続するためのさらなるノウハウの蓄積が必要である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Department of Physics, Boston University/University of California, Irvine/University of Colorado at Boulder(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Department of Physics, Boston University/University of California, Irvine/University of Colorado at Boulder
    • 他の機関数
      9
  • [国際共同研究] University of British Columbia/University of Regina/TRIUMF(Canada)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of British Columbia/University of Regina/TRIUMF
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究] LHEP/ETH/University of Geneve(Switzerland)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      LHEP/ETH/University of Geneve
  • [国際共同研究] IRFU, CEA Saclay/Ecole Polytechnique, IN2P3-CNRS/Universit&eacute, de Lyon(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IRFU, CEA Saclay/Ecole Polytechnique, IN2P3-CNRS/Universit&eacute, de Lyon
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Imperial College, London/STFC/Lancaster University(United Kingdom)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Imperial College, London/STFC/Lancaster University
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      6
  • [雑誌論文] First measurement of the νμ charged-current cross section on a water target without pions in the final state2018

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama, Y.Yamada et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 ページ: 012001

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.012001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Combined Analysis of Neutrino and Antineutrino Oscillations at T2K2017

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama, Y.Yamada et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 118 ページ: 151801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.118.151801

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Lorentz and CPT violation using sidereal time dependence of neutrino flavor transitions over a short baseline2017

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama, Y.Yamada et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 95 ページ: 111101

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.111101

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Updated T2K measurements of muon neutrino and antineutrino disappearance using 1.5×10^21 protons on target2017

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama, Y.Yamada et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 011102

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.011102

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of \bar{\nu_\mu} and \nu_\mu charged current inclusive cross sections and their ratio with the T2K off-axis near detector2017

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama, Y.Yamada et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 052001

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.052001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of neutrino and antineutrino oscillations by the T2K experiment including a new additional sample of νe interactions at the far detector2017

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama, Y.Yamada et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 ページ: 092006

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.092006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] J-PARC NU Radioactive Waste Treatment2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Oyama
    • 学会等名
      10th International Workshop on Neutrino Beams and Instrumentation (NBI2017)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-06-07  

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