医療用レーザー駆動陽子線加速器の実現に向けて; 伝送・照射テストビームラインにおける汎用粒子線伝送コード(PARMILA)のベンチマーク実験

Towards the laser-driven proton accelerator for cancer therapy; Benchmark test of the PARMILA code at the transport and irradiation test beam line

西内 満美子; 榊 泰直; 堀 利彦; Bolton, P.; 小倉 浩一; 余語 覚文; Pirozhkov, A. S.; 匂坂 明人; 織茂 聡; 森 道昭; 杉山 博則*; 桐山 博光; 反保 元伸; 大東 出; 岡田 大; 金沢 修平; 田上 学*; 下村 拓也; 中井 善基; 笹尾 一; 若井 大介*; 近藤 公伯; 大道 博行; 河西 俊一; 想田 光*; 野田 章*; 井関 康*; 永淵 照康*; 前田 一尚*; 塙 勝詞*; 吉行 健*

Nishiuchi, Mamiko; Sakaki, Hironao; Hori, Toshihiko; Bolton, P.; Ogura, Koichi; Yogo, Akifumi; Pirozhkov, A. S.; Sagisaka, Akito; Orimo, Satoshi; Mori, Michiaki; Sugiyama, Hironori*; Kiriyama, Hiromitsu; Tampo, Motonobu; Daito, Izuru; Okada, Hajime; Kanazawa, Shuhei; Tanoue, Manabu*; Shimomura, Takuya; Nakai, Yoshiki; Sasao, Hajime; Wakai, Daisuke*; Kondo, Kiminori; Daido, Hiroyuki; Kawanishi, Shunichi; Soda, Hikaru*; Noda, Akira*; Iseki, Yasushi*; Nagafuchi, Teruyasu*; Maeda, Kazunao*; Hanawa, Katsushi*; Yoshiyuki, Takeshi*

医療用レーザー駆動陽子線加速器の実現には、(1)レーザー,(2)陽子線源,(3)ビーム伝送・照射系の開発が必要である。本講演では、(3)「ビーム伝送・照射系の開発」の項目における現状報告を行う。レーザー駆動陽子線は、既存加速器におけるビームとは全く異なる特徴:短パルス・超高電流・低エミッタンスを持つ。これらの類稀なパラメータを活かした加速器を設計するには、既存の加速器において使用されている伝送・照射系をそのまま適応するのではなく、固有の設計をする必要がある。設計のためには信頼のおける粒子線伝送コードが必要不可欠であるが、レーザー駆動陽子線に対するベンチマーク済みの粒子線伝送コードは存在しない。そこでわれわれは、J-PARCの設計にも用いられている汎用粒子コードPARMILAを選択、ベンチマーク実験のためのテストビームラインを設計、ベンチマーク実験を行った。原子力機構関西光科学研究所におけるJ-KARENレーザーを用いて2.0MeVのレーザー駆動陽子線を1Hzで安定に発生させ、テストビームラインに導いた。陽子源において100%のエネルギー広がりを持ち半角10度以上の広がり角を持って発生する陽子線を永久四重極磁石からなる収束系で空間的に収束、さらに位相回転空洞と偏向電磁石によって2.0MeV付近にバンチングさせ単色化を行い収束点へ導き、空間分布と時間波形を計測した。結果はPARMILAによるシミュレーションと非常によく一致し、PARMILAコードがレーザー駆動陽子線に対しても適応可能であり、実機の設計に使用可能であることを示す。

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