Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
近藤 恭弘; 武井 早憲; Yee-Rendon, B.; 田村 潤
プラズマ・核融合学会誌, 98(5), p.222 - 226, 2022/05
ADSの要求を満たすドライバリニアックを実現するためには超伝導加速空洞が必須であり、従来常伝導を採用していた低エネルギー部について、近年の特に低エネルギー用の超伝導加速空洞開発の進展を反映した再設計を行った。また、最も使用実績の少ないスポーク型空洞について試作機による開発を行っている。本稿では、これら日本原子力研究開発機構における最新のADS用リニアックの研究開発について報告する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫
Proceedings of 64th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High Intensity and High Brightness Hadron Beams (ICFA-HB2021) (Internet), p.30 - 34, 2022/04
原子力機構(JAEA)では、核廃棄物の有害度低減のための加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発に取り組んでおり、ビーム電流20mAの30MWのCW陽子線形加速器(LINAC)を設計を進めている。本LINACは、2.5MeVのエネルギーまでの常伝導(NC)加速器で構成され、引き続き5つの超伝導(SC)セクションにより最大1.5GeVまで加速する。未臨界原子炉の熱応力を回避のため、ADSの加速器は現存の加速器より極めて高い信頼性が必要となり、LINACの設計における最大の課題となる。このため、故障時にもビーム損失の少ない運転を継続できるフォールトトレランス機能を備えた強安定設計を進めている。本発表では、LINACの高信頼性達成に向けたビームダイナミクスの結果を紹介する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 明午 伸一郎; 前川 藤夫
Proceedings of 20th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2021) (Internet), p.372 - 375, 2021/11
放射性廃棄物の問題解決の一環として、日本原子力研究開発機構(JAEA)では1980年代後半からaccelerator driven subcritical system (ADS)を開発してきた。JAEAの提案するADSでは、30MWのCW陽子線形加速器(linac)により、800MWthの未臨界原子炉を駆動する。ADS最大の課題は、運転に必要となる高い信頼性と稼働率である。このため、JAEA-ADS linacについて、超伝導高周波(SRF)における最新技術を用い再設計を行った。さらに、ビーム損失の抑制が制御できる堅牢なラティスを開発し、SRFの空洞における障害を迅速に回復できるフォールトトレランスなシステムを実装した。本発表では、JAEA-ADS超伝導ライナックの研究開発の最新の結果を示す。
Yee-Rendon, B.; 田村 潤; 近藤 恭弘; 中野 敬太; 武井 早憲; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.61 - 65, 2021/10
日本原子力研究開発機構(JAEA)が提案する加速器駆動未臨界システム(ADS)の主要コンポーネントとして、30MW CW超伝導陽子線形加速器の設計を進めている。未臨界炉における熱応力の抑制のため、線形加速器には高い信頼性を持つことが主要な課題となる。本研究では、JAEA-ADS線形加速器のフォールトトレランスの能力を高めるための手法について検討を進め、ビーム運転を高速で復旧し停止期間を短縮できる障害補償スキームについて検討した。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤
Proceedings of 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 21) (Internet), p.790 - 792, 2021/08
原子力機構(JAEA)が提案する核変換システム(ADS)において、Medium Energy Transport Beam (MEBT)は、電流20mA、エネルギー2.5MeVの連続したCW陽子ビームを、常伝導のRadio-Frequency Quadrupole (RFQ)の出口からHalf-Wave Resonator(HWR)セクションに輸送する。MEBTは、RFQとHWRの間の良好なマッチング、およびビームエミッタンスの増加とハロー形成の抑制した効果的なビーム制御が必要となる。このために、ビーム診断機器のための十分なスペースを装置間に設ける必要がある。本報では、JAEA-ADSのMEBTにおける初段ラティス設計とビームダイナミクス研究を報告する。
Yee-Rendon, B.; 田村 潤; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 小栗 英知
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011043_1 - 011043_5, 2021/03
原子力機構(JAEA)では、放射性廃棄物の有害度低減を目的とし加速器駆動未臨界システム(ADS)の研究開発を行っている。JAEAが提案するADSは、30MWのCW陽子リニアックと未臨界炉の結合で構成される。陽子の運動エネルギー1.5GeVの到達のため、常電導高周波キャビティ(NRFC)と超電導高周波キャビティ(SRFC)が用いられ、SRFCは2MeVから1.5GeVまでの加速の主要部分に用いられる。加速器開発の第一段階として、SRFCのモデルとビーム光学系の設計と最適化に重点が置いた。SRFCでは、半波長共振器(HWR),シングルスポーク(SS),楕円空洞(Ellip)をそれぞれ162, 324, 648MHzで動作させて加速する。ビーム光学系は、等分割条件を満たすように最適化されており、エミッタンス増長の抑制により、ビームのハローとロスを低減することができた。
Yee-Rendon, B.; 田村 潤; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 小栗 英知
Proceedings of 17th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.33 - 37, 2020/09
日本原子力研究開発機構で検討を進めている加速器駆動システム(ADS)は、運動エネルギー1.5GeVとなる連続的(CW)な陽子ビーム(電流20mA)を加速するLinacを用いる。このLinacでは、高い加速効率をもつ超伝導空洞によりビームが加速され、空洞は半波共振器(Half Wave resonator)、スポーク共振器(Spokes resonator)、および楕円形空洞(Elliptical cavity)などによる5つの群で構成される。30MWとなる大強度ビームを用いるADSでは、ビームロスが重大な機器の放射化を引き起こす可能性があるので、安定したビーム動作と高い信頼性を有する堅牢なビーム光学系が必要となる。ビーム損失率は、Linacの各構成要素における不整合や電磁場の誤差により生じる。このため、本研究では各構成要素の誤差に対するビームロスを検討した。本研究では、またビームロス低減のため、許容誤差を推定しその補正法に関し検討した。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤
Journal of Physics; Conference Series, 1350(1), p.012120_1 - 012120_5, 2019/12
被引用回数：1 パーセンタイル：51.67(Physics, Particles & Fields)The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is proposing an Accelerator Driver Subcritical System (ADS) for the transmutation of the nuclear waste. ADS will consist in a superconducting CW proton linear accelerator with a final energy of 1.5 GeV and beam current of 20 mA. The main part of the acceleration, from 2 MeV to 1.5 GeV, will take part in the superconducting region using five types of radio frequency cavities. The ADS operation demands a high intensity, and reliability of the beam therefore, the beam optics design plays a fundamental role to avoid the emittance growth and reduce the beam losses and halo.
發知 英明; 原田 寛之; 加藤 新一; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 谷 教夫; 渡辺 泰広; 吉本 政弘
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.95 - 99, 2017/12
この一年、J-PARC RCSでは、大強度かつ低エミッタンスのビームを実現するためのビーム調整を精力的に展開してきた。RCSの動作点は、2Qx-2Qy=0共鳴の近傍に設定されている。この共鳴はエミッタンス交換を引き起こすため、ビームの電荷密度分布を大きく変調してしまう。RCSでは、ペイント入射と呼ばれる手法でビーム粒子の分布をコントロールして入射中のエミッタンス増大の抑制を図っているが、エミッタンス交換の影響を考慮してその手法を最適化した結果、電荷密度分布の一様化に成功し、入射中のエミッタンス増大を最小化することができた。本発表では、ペイント入射中の特徴的なビーム粒子の挙動やエミッタンス増大の発生機構を議論すると共に、エミッタンス低減のために行った一連の取り組みを紹介する。
發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 加藤 新一; 金正 倫計; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 谷 教夫; et al.
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 20(6), p.060402_1 - 060402_25, 2017/06
被引用回数：26 パーセンタイル：88.25(Physics, Nuclear)RCSは、1MWのビーム出力を目指す世界最高クラスの大強度陽子加速器である。こうした加速器では、ビーム損失により生じる機器の放射化がビーム出力を制限する最大の要因となる。ビーム損失の原因(誤差磁場、空間電荷効果、像電荷効果等)は多様で、複数の効果が絡み合った複雑な機構でビーム損失が生じるため、その解決を果たすには、高度なビームの運動学的研究が必要となる。RCSでは、実際のビーム試験と共に、計算機上での数値シミュレーションを精力的に行ってきた。実験と計算の一致は良好で、観測されたビーム損失の発生機構の解明、また、その解決策を議論するうえで、数値シミュレーションが重大な役割を果たしている。ハードウェア系の改良と共に、こうしたビーム試験と数値シミュレーションを反復的に行うアプローチにより、RCSでは、10
という極めて少ないビーム損失で1MW相当のビーム加速を達成したところである。本論文では、RCSのビーム増強過程で顕在化したビーム損失の発生機構やその低減に向けた取り組みなど、大強度加速器におけるビーム物理に関する話題を中心に、RCSビームコミッショニングにおけるここ数年の成果を時系列的に紹介する。
Artikova, S.; 近藤 恭弘; 三部 勉*; 大谷 将士*
Proceedings of 28th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2016) (Internet), p.830 - 832, 2017/05
A muon g-2/EDM experiment based on muon linear accelerator was proposed for the J-PARC muon facility. In this experiment, the ultra-slow muons created in muonium target region will be accelerated to 210 MeV kinetic energy then will be injected into the muon storage magnet to measure the decay products depending on the muon spin. Therefore, a spin rotator (device) is a key component of the muon linac. Spin rotator consists of a pair of combined electrostatic and magnetic deflectors and a pair of solenoids which will be placed in between these two deflectors. In this paper, we report the design of these two dispersionless deflectors and the simulation results of the device performance will be discussed.
野田 文章*; 發知 英明; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 山本 風海; 林 直樹; 木代 純逸; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.2759 - 2761, 2005/00
現在RCSでは、目標の1MW出力を達成するため、種々のエラーの影響評価を行っており、その評価をもとに、補正システムの検討・検証や運転パターンの検討を進めている。また空間電荷効果によるビーム挙動評価も進めており、各種エラーを取り込んだ多粒子トラッキングが可能な段階にきている。一方でRCSの最終目標は出力だけでなくユーザーに適したビームプロファイルを作ることにもあり、その検討も進めている。今回の発表ではRCSの基本的な光学設計のまとめと、上記の観点から見た最近のビームダイナミクス検討の進展について概要を報告する。
盛谷 浩右; 岡田 美智雄*; 佐藤 誠一*; 後藤 征士郎*; 笠井 俊夫*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿
Journal of Vacuum Science and Technology A, 22(4), p.1625 - 1630, 2004/08
被引用回数：25 パーセンタイル：65.94(Materials Science, Coatings & Films)超熱酸素分子線によるCu{111}表面の酸化過程を放射光を光源とするX線光電子分光により調べた。酸化の効率は被服率0.5ML以下では0.6eV酸素分子線のほうが2.3eV酸素分子線よりも高い。反対に、被服率0.5ML以上では酸化はゆっくり進み2.3eV酸素分子線の方が酸化の効率が高くなる。われわれはこの遅い酸化の反応過程について運動エネルギーの直接的な移行により酸化が進行するモデルを提案した。この結果は酸素分子線のエネルギーを変えることでCu表面における酸化過程を制御できることを示している。
molecular beams under 1000 K寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7B), p.4671 - 4675, 2003/07
被引用回数：4 パーセンタイル：20.1(Physics, Applied)Si(001)のO分子による酸化反応を860Kから1300Kの温度範囲で、かつ、O分子の運動エネルギーが0.6eVから3.0eVの範囲で研究した。表面分析には放射光光電子分光法を用いた。Si-2p光電子スペクトルを分子線を照射しながら実時間測定し、その温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。また、酸素同位体(質量数18の酸素)からなるO分子を用いて脱離するSiO分子を質量分析器で検出して脱離収率の温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。その結果、1000K以下では酸化膜形成とエッチングが共存し、同じ温度でもエッチング,酸化膜形成,両者共存の反応様式が運動エネルギーによって決まることが明らかとなった。
石倉 修一*; 粉川 広行; 二川 正敏; 菊地 賢司; 日野 竜太郎; 荒川 忠一
Journal of Nuclear Materials, 318, p.113 - 121, 2003/05
被引用回数：12 パーセンタイル：62.06(Materials Science, Multidisciplinary)出力1MW,パルス幅1
sの陽子ビームが入射した時に水銀ターゲット容器に発生する熱衝撃応力を解析した。初期圧52MPaが水銀中を伝播することにより61MPaの最大負圧を生じる。この負圧の発生によりキャビテーションの生成が予想される。そこで、キャビテーションの挙動を調べるために、単一バブルに対してバブル動力学から導かれる運動方程式のシミュレーションを行い、パラメータ解析を実施した結果、ターゲット容器ウィンドウ部の圧力が変化することによりバブルが1000倍以上に膨張することがわかった。その結果、波動伝播に影響を与えることになるが、バブル液体の状態方程式は多項式近似が可能である。また、静的・動的試験により液体の臨界圧力,音速,共振周波数を測定することにより、水銀中に内在するバブルの半径や体積率の判定が可能となることが示唆された。
分子ビームで誘起されるSi(001)室温酸化の反応ダイナミクス寺岡 有殿; 吉越 章隆
表面科学, 23(9), p.553 - 561, 2002/09
超音速O分子ビームと放射光光電子分光法を用いて、清浄及び水吸着Si(001)表面で起こるO分子の解離吸着に対するポテンシャルエネルギー障壁を調べた。両Si(001)表面の酸素飽和吸着量をO分子の並進運動エネルギーの関数として計測した。飽和量は両表面ともに入射エネルギーに依存して増加した。特に水吸着面の酸化では2つのエネルギーしきい値が観測された。清浄表面を第一のしきい値以下のエネルギーを持つOガスで酸化して得た飽和吸着面のSi-2p光電子スペクトルからシリコンダイマーのバックボンドに酸素が侵入するが、水吸着面では1.0eV以上の入射エネルギーでO分子が攻撃しなければダイマーはそのバックボンドが酸化されないということがわかった。このことから清浄表面ではダングリングボンド経由の吸着反応経路が開けるが、水吸着面ではHとOH終端のために酸化が抑制され1.0eVを越えるエネルギーが必要である。
山本 昌亘; 田村 文彦; 絵面 栄二*; 橋本 義徳*; 森 義治*; 大森 千広*; Schnase, A.*; 高木 昭*; 上杉 智教*; 吉井 正人*
Proceedings of 8th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2002), p.1073 - 1075, 2002/00
JAERI-KEK統合計画大強度陽子加速器施設の3GeV陽子シンクロトロンにおいては、大強度養子ビームを加速するため、ビーム損失を押さえる方策が必要となる。縦方向ビーム運動については、空間電荷効果を提言するため高周波加速電圧に2倍高調波を重畳し、なおかつ運動量オフセットを持たせた入射ペインティング方式を採用することで、バンチングファクターを0.4まで改善できることを粒子追跡計算コードによって確認した。また、高周波加速システムに与えるビーム負荷の影響が強く、特に入射と取りだしの付近ではその影響が非常に大きくなるため、ビーム負荷補償システムを高周波加速システムに導入することを考えており、ビーム負荷補償が効果的に働くことを粒子追跡計算コードによって確認した。
molecular beams寺岡 有殿; 吉越 章隆
SPring-8 Research Frontiers 2000/2001, p.48 - 50, 2001/00
原研軟X線ビームラインBL23SUに設置した表面反応分析装置を用いてSi(001)面とO分子の反応を研究している。特にO分子の持つ並進運動エネルギーが初期酸化反応に与える影響を調べている。清浄Si(001)面が真空中の残留HO分子と反応して、HOがHとOHに解離して吸着した表面に対してO分子を解離吸着させ、その飽和吸着量とO分子の運動エネルギーとの関係を測定した結果、2つのしきい値を得た。一方はダイマーのバックボンドでの直接的な酸化,他方は第二層Siのバックボンドでの直接的な吸着と解釈された。しきい値で区別される3つの運動エネルギー領域でSi-2p光電子スペクトルを計測した結果、スペクトル形状が運動エネルギーに依存することがわかり、上記解釈の正当性が実証された。
江里 幸一郎*; 功刀 資彰
Microscale Thermophys. Eng., 1(2), p.137 - 142, 1997/00
異なる粒子(モノマー(3keV)、クラスター(32原子,100eV/atom))照射時の標的材料原子層の動的挙動を分子動力学法を用いて解析した。モノマー照射では標的原子層内に入射粒子が進入し、内部に高温域が形成された。2体相関関数の変化より入射粒子近傍の原子層は溶融し液体に近い構造になっているものと考えられる。また、クラスター照射では標的内原子表面にクレーターが形成され、その際、生じた高温高圧領域が原子層内部に伝播していく様子が観察された。その伝播速度は材料の内部の音速に近いことを示した。
横山 淳; 横山 啓一; 藤沢 銀治
Chemical Physics Letters, 237, p.106 - 110, 1995/05
被引用回数：13 パーセンタイル：45.61(Chemistry, Physical)オクタフルオロシクロブタンの赤外多光子解離反応ダイナミックスを光分解片並進分光法を用いて研究した。分解反応(cyclo-C
F
2CF)で放出される生成物の相対運動エネルギーは、31kJ/molにピークを持つ分布を示し、出口障壁(逆反応の活性化エネルギー)の約30%が運動エネルギーへ変換されることがわかった。ab initio分子軌道法計算により得られた遷移状態構造をもとに、切れていくCF基とCF基の間に反発力が働き、生成物であるCFが回転励起するというモデルを用いて出口障壁の運動エネルギーへの変換割合を求めた。その結果は、実験値とよく一致し、cyclo-CFの分解反応は、二つのC-C結合が段階的に切れるメカニズムで進むことを明らかにした。
功刀 資彰; 江里 幸一郎*
日本機械学会論文集,B, 61(585), p.1826 - 1833, 1995/05
核融合炉のプラズマ対向材料の候補材の一つであるモリブデンを対象として、レーザーによる強加熱時の急激な相変化における界面付近での原子挙動を分子動力学法を用いて解析した。レーザー照射については、レーザーを質量のないエネルギー束という概念でモデル化し、このエネルギー束が原子表面で散乱、吸収されることによってレーザーとモリブデン原子との相互作用を考慮した。なお、このエネルギー束の挙動はモンテカルロ法によって追跡した。さらに、気液相と固相の区別が可能な平均界面モデルを提案して、強加熱時の材料損耗過程を検討するとともに、蒸発によって生じる蒸気雲によるレーザー遮へい効果も検討した。また、強い非平衡性を有する本系の気液相/固体相界面領域における原子速度分布がマクスウェル分布に従うことを見出した。
