COMET実験棟
素核研 三原智
http://research.kek.jp/people/mihara/COMET/Jikkenshitsu/
COMET(コメット)実験
• J-PARCハドロンホールで計画が検討されている実験で2017年ころ
の実験開始を目指している
• 特徴的な一次陽子ビームと二次粒子ビームを必要とするため、現
存する標的とは別に標的、ビームダンプを新設
• 残留放射線を考慮して、これらの設備をハドロンホール外へ
• ホールを南側へ拡張(アネックス)
• 2012年度概算要求
– コスト算出
• 2014−2015年で建設予定、建設終了後機器搬入開始
新規建設実験室
• COMET実験室
既設ハドロン実験ホール
既設ハドロン実験ホール
新設実験棟概要
• ハドロンホール南側にアネッ
クスを建設
– 18.5m(南北)x30m(東西)
• 3階建て構造
18.5m
– 地階(地下約6m)
• 標的、ビームダンプ、
• 実験装置
• 冷却水室
– 地上階
• 搬入口、冷凍機、保守作業
– 2階
• 制御室、データ収集室
• 地下実験室で発生する放射
線を十分に遮蔽する必要あり
30m
地下実験室フロア
冷却水室
一次ビームライン
ビームダンプ
新設実験室側
• 一次ビームライン側
は耐放射線仕様
実験室
– 3.5m床コンクリート+
0.5m鉄板
– 天井はさらに遮蔽体
が必要。詳細は次項
以降に
ハドロンホール側
地下フロア
遮蔽壁面ビームライン高さに
直径2mの貫通口
実験室フロア
地下6m
一次ビームライン室
フロア地下6m
冷却水室
フロア
地下6.5m
ビームダンプ
冷却水室
•
熱交換器またはチラーによりターゲット、ビー
ムダンプに使用している冷却水を冷却
•
•
•
面積 2m×4m
地上からのアクセスは階段または梯子
冷却水交換時のBPタンクを配置
–
–
•
1m×2m×1m(高さ)
設置方法
BPタンク上面が1次ビームラインフロアレベル
よりも下に50cm
•
汚染水を廃棄時は、地上階までポンプにより
冷却水を排出
•
冷却水室から一次ビームライン室に配管2本
設置(遮蔽体内通過)
–
•
BPタンク
配管経
冷却水室から地上階に配管4本設置
–
配管経
熱交換
器
ポ
ン
プ
ビームダンプ
• 構造
–
–
–
–
銅+鉄 4m×4m×3m(ビームライン奥行)
高さは中心線がビームラインレベル(地上から3.7m)
冷却水配管
実験グループ側で別途手配
• 建築物としては上記の構造体が組み込めるス
ペースが地下フロアにあり、組み込み後に上部
をコンクリートブロックでフロア面まで遮蔽する
地上フロア
(搬入・搬出クレーン20トン6.5m楊程)
装置搬入口
3m鉄+3.5m
コンクリ
冷却水室
入口
出入口
装置搬入口
0.5m鉄
1.1mコンクリ
実験装置搬入口
8mx9.5m
遮蔽壁
フロア面から
1.7m
搬入搬出エリア
装置搬入口
シャッター
高さ6m以上
冷凍機、電源設置
場所 8mx3m
冷却水室
搬入口
2階
出入口
(南西角付近に機材搬入用の大扉を設置)
制御・データ収集室
•床下配線、100V電源
•柱設置可能
トイレ・洗面所
搬入口
フロア・天井構造
(放射線遮蔽上必要な厚み)
一次ビームライン側
実験室側
冷却水室
3m
地上階床面レベル
1.7m
0.2m
1m
3m
1.6m
5.8m
0.5m
5.8m
2.3m
2m
ビームライン
レベル
−3.7m
2m
3m
4.3m
0.5m
1m
BPタンク
2.3m
0.5m
0.5m
3m
地上レベル
0m
4.3m
2.3m
2m
クレーン楊定
磁石搬入時
一次ビームライン側
実験室側
6.5m
地上階床面レベル
1.7m
冷却水室
0.2m
1m
1.6m
地上レベル
0m
5.8m
5.8m
2.3m
2m
ビームライン
レベル
−3.7m
2m
3m
4.3m
0.5m
1m
BPタンク
2.3m
0.5m
0.5m
3m
4.3m
2.3m
2m
クレーン楊定
シールド積み上げ時
実験室側
1m
6.5m
2m
冷却水室
地上階床面レベル
1.7m
0.2m
1m
3m
1.6m
5.8m
0.5m
5.8m
2.3m
2m
ビームライン
レベル
−3.7m
2m
3m
4.3m
0.5m
1m
BPタンク
2.3m
0.5m
0.5m
3m
地上レベル
0m
4.3m
2.3m
2m
地下・地上フロア設置装置重量
• 地下フロア
• 地上フロア
• 一次ビームライン側
• 冷凍機(コールドボックス) 3トン
(3m x 2m)
– 電磁石+磁気シールド 300トン
• 設置面積 10m2  30m3
• 超電導電磁石、シールド 60トン
• 磁気シールド(鉄) 240トン
– ビームダンプ 銅 200トン
• 設置面積 12m2
• 実験室側
– 超電導電磁石、磁気シールド 50トン
+実験装置 2トン
• 設置面積 80m2
– 線形電子加速器 2トン
• 設置面積 20m2
– 電磁石電源および制御機器
ン (2m x 5m)
<2ト
• これらに加えて搬入口シールド開時
のシールド置き場が必要
• 2階
• 通常のオフィススペース程度の耐荷
重
• 19インチコンピュータ/電子回路
ラック等を設置予定
空調
• 地階フロア
– 一次ビームライン室
• 容積 300m3
• 発熱 40kW(陽子ビーム)
– 実験室
• 容積 1150m3
• 発熱 35kVA(真空ポンプ(10k)、電子機器(25k))
• 2階フロア
• 容積 1500m3
• 発熱 50kVA(コンピュータ・電子機器)
クレーン
• 搬入、搬出用クレーン(建家内) 地上フロア
– 20トン
– 揚程 6.5m
– 地下フロア(地上フロアから6.2m下)まで機器が
下ろせること
– 可動範囲は建物内でなるべく広く
電力・水
冷却水
電圧
電流
超電導電磁石電源(地上
フロア)
三相400V
250A
電磁石
400 l/min
実験装置(電子機器等)
(地上フロア)
三相200V
単相100V
50A
100A
冷凍機
220 l/min
冷凍機(GM、He)
真空ポンプ(地下フロア)
三相200V
50A
計
620 l/min
実験装置(電子機器等)
(地下フロア)
三相200V
単相100V
50A
150A
実験装置(電子機器・コン
ピュータ)(2階)
単相100V
500A
別建家の圧縮機棟では以下が必要
圧縮機:6.6kV x 40A
圧縮機制御+オイルポンプ:3相200V x 50A
計装空気コンプレッサ:3相200V x 100A
その他、ユーティリティ:3相200V, 単相100V
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COMET実験