パルス中性子源水銀ターゲットにおける陽子ビーム励起圧力波による衝撃壌食－ピッティングはモンスターか！

摘要

J-PARCや米国SNSでは，水銀ターゲットを用いたパルス中性子源実験施設の運転開始に向けた建設が大詰めを迎えている。 中性子源として使用される液体水銀は固体金属容器に充填される。 大強度の陽子ビームが液体水銀ターゲット中に入射するため，液体水銀内部では急激な発熱反応に伴う熱膨張により，圧力波が生じる。 この圧力波は，液体水銀中を伝播し，水銀を封じ込めている固体金属容器に衝撃荷重を負荷する。 圧力波により容器構造材料に負荷される荷重は，容器構造の健全性に影響する。 そこには，数ミクロンの小さなピットの観察が端緒となったピッティングというモンスターが立ちはだかった。 本報では，これまでに筆者が実施してきた陽子ビーム励起圧力波に起因する構造工学的課題に関する研究開発の一端を紹介する。