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大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 滑川 裕矢*; 鈴木 浩幸*; 植野 智晶*; 野口 修一*; 加古 永治*; 大内 徳人*; et al.
Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.175 - 183, 2005/11
加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー20-30MWの大強度陽子加速器が要求される。原研,KEK,三菱重工業,三菱電機は共同でADS用超伝導陽子リニアックの開発を2002年から実施している。本技術開発では、J-PARC計画用超伝導陽子リニアックの設計をベースに、972MHzクライオモジュールの開発並びに超伝導陽子リニアックのシステム設計を行っている。クライオモジュールの開発においては、最大表面電界30MV/mの達成を目標としてクライオモジュールの試作,試験を実施している。空洞単体試験においては、2台の空洞について最大表面電界32, 34MV/mを達成した。2004年にはクライオモジュールの本格的な試験を実施し、最終目標値の達成を目指す。超伝導陽子リニアックのシステム設計では、エネルギー100
1500MeV領域のビーム軌道解析を実施した。その結果、超伝導リニアックの構成は、10種類の超伝導空洞,クライオモジュール総数106台,全長565mとなった。低エネルギー部では高エネルギー部と比較して加速効率がかなり低下していることが判明した。
大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 長谷川 和男; 竹田 修; 吉川 博; 松岡 雅則*; 大谷 利宏*; 加古 永治*; et al.
Proceedings of 11th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-11) (CD-ROM), 6 Pages, 2003/04
加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー数十MWの大強度陽子ビームが要求される。超伝導陽子線型加速器は大強度陽子ビームを発生させる最も有望なオプションである。原研では、超伝導陽子線型加速器のR&Dを1995年にKEKと共同で開始した。R&Dの第1ステップとして、単セル及び5セルの
(ビームの速度と光速の比)=0.5, 0.6, 0.9の空洞の試作を行った。試験の結果は良好であり、大強度陽子加速器に適用可能であることが示された。次のステップとして、クライオモジュール内での空洞性能を実証するために、クライオモジュール試作器を製作し、予備試験において設計電場強度を実現した。大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、エネルギー領域400600MeVにおいて超伝導陽子線型加速器を計画しており、そのシステム設計を実施した。
大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 長谷川 和男; 竹田 修*; 吉川 博; 松岡 雅則*; 大谷 利宏*; 加古 永治*; et al.
Proceedings of 21st International Linear Accelerator Conference, p.488 - 490, 2003/00
原研では、KEKと共同で超伝導陽子リニアックの開発を進めている。空洞性能とパルス運転時の安定な加速電界を実証するために、600MHz超伝導クライオモジュールを製作した。クライオモジュールは=0.6の超伝導5セル空洞を2台実装しており、運転温度2Kで設計されている。クライオモジュールの低温試験は液体ヘリウム冷却により4Kと2Kで実施し、空洞への熱侵入,負荷Q値,チューニング感度,ヘリウム容器の圧力に対する周波数変化及びローレンツ力デチューニングの測定を行った。測定結果はおおむね設計計算値と良好な一致を示したが、熱侵入量に関しては設計値1.7Wに対して測定値10Wとかなり大きな値を示した。また、ローレンツ力デチューニング量については、1つの空洞は設計値と一致したが、もう一方の空洞は設計値よりも高めの結果となった。また、予備的な横測定として大電力高周波試験を実施し、CW運転で最大表面電界10MV/m、パルス運転で16MV/m(定格電界強度)まで達成した。現在、パルス運転時の安定な加速電界を実証するために、高周波制御系の最適化を行っている。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 水本 元治; 井上 均*; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 竹田 修*; 村井 隆*; 来島 裕子*; et al.
KEK Proceedings 99-25, p.33 - 37, 2000/02
原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は、大強度陽子加速器により展開される基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を進めている。その一環として原研では超伝導加速空胴の開発を進めている。平成10年度の成果として、(1)=0.886単セル空胴の性能測定、(2)=0.5、5セル空胴のプリチューニング、(3)高圧水洗浄装置の改造、(4)=0.886,5セル空胴の試作、(5)=0.805単セルスパッタ試作空胴の性能測定を行った。ここでは、これらの空胴開発の現状について報告する。
椋木 健*; 村井 隆*; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治; 斎藤 健治*
日本機械学会関東支部茨城講演会(2000)講演論文集, 2 Pages, 2000/00
原研と高エネ研は大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。本報告では、空胴形状パラメータ(壁角度、アイリス半径)を変化させて構造解析を行い、空胴形状を最適化するとともに、極低温冷却時の異材接合(Nb-SUS)部熱応力による脆性破壊について破壊力学的手法により検討した結果をまとめた。
大内 伸夫; 水本 元治; 草野 譲一; 千代 悦司; 長谷川 和男; 赤岡 伸雄*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 加古 永治*; 井上 均*; et al.
Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 1 Pages, 2000/00
原研とKEKとの共同で進めている「大強度陽子加速器計画」では高エネルギーリニアック部で超伝導リニアックの採用を予定している。これまで単セル空胴及び5連セル空胴を製作しその性能試験を実施した結果、空胴性能の目標値16MV/mを達成している。また400MeVから600MeVの領域におけるシステム設計の結果良好なビームが得られる見通しを得た。また、パルス運転の際の空胴内電場についても新たな手法による詳細な解析を進め安定な運転が可能なことを示した。
草野 譲一; 大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 竹田 修*; 松岡 雅則*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 井上 均*; 椋木 健*; 水本 元治
Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.317 - 319, 2000/00
原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)との共同で建設を進めようとしている「大強度陽子加速器計画」では、陽子エネルギー200MeV~600MeVの範囲の線形加速器(リニアック)に加速効率の良い超伝導リニアックの採用を予定している。1995年から、KEKとの共同研究として開発を進めてきた超伝導加速空胴は単セル空胴では、世界最高の表面電界強度を得るなど着実な成果を挙げた。開発の第2ステップとして実機に近い多連セル空胴の試作開発を1998年から開始し、2000年春までにエネルギー領域の異なる2種類の空胴(=0.5と=0.89各5連セル空胴)の試作試験を行ったので報告する。空胴性能としては目標値(最大表面電解値で16MV/m)を達成しているが、単セル空胴性能と比較すると限界値が低く、この原因を検討している。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; B.Fechner*; 長谷川 和男; 竹内 末広; 水本 元治; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 小野 正明*; et al.
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.77 - 79, 1998/11
原研では、中性子科学研究計画用大強度陽子加速器のための超伝導加速空胴の開発をKEKと共同で進めている。その第一段階として、=0.5単セル空胴を2個試作し、その性能を試験した。空胴の機械加工は、プレス成形、トリム、電子ビーム溶接の工程で行った。機械加工後に、バレル研磨、電解研磨、熱処理、高圧水洗浄からなる表面処理を行い、原研テストスタンドにおいて空胴性能試験を行った。試験では、最大表面電場強度44MV/mを達成し、設計値16MV/mを大幅に上回る良好な結果を得た。また、大気圧荷重及びローレンツ力による共振周波数変化の測定も行い、計算値と一致する結果を得た。
赤図 伸雄*; 長谷川 和男; 本田 陽一郎*; 草野 譲一; 水本 元治; 椋木 健*; 大内 伸夫; 井上 均*; 野口 修一*; 斎藤 健治*
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.734 - 736, 1998/01
原研の中性子科学研究計画用の大強度陽子加速器実現のために、その基幹部分となる超伝導方式の陽子リニアックの開発を進めて来た。本報告はKEK(高エネルギー加速器研究機構)の超伝導加速器グループと共同研究で開発して来た=0.5のエネルギー領域の超伝導単セル空胴についての設計・製作・測定・評価について報告する。超伝導単セル空胴は共振周波600MHzの高純度ニオブ機から製作された楕円空胴であり、空胴内壁の表面処理として(1)プラスチックチップを用いた機械研磨、(2)電解研磨、(3)真空加熱炉による水素脱ガス、(4)超純水高圧洗浄のプロセスを経て、液体ヘリウム環境のクライオスタット内で、加速高周波特性を測定した。環境温度2K(超流動ヘリウム温度)で、表面最大電解強度44MV/mの世界最高値が得られた。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; 小野 正明*; et al.
Development of Large Scale Superconducting Radio Frequency (SRF) Technologies, p.50 - 55, 1998/00
原研では、大強度陽子加速器により駆動される強力核破砕中性子源を核とした中性子科学研究計画を提案している。リニアックの加速エネルギー及び最大平均ビーム電流は、それぞれ1.5GeV、5.3mAであり、0.1GeV以上の高エネルギー領域では超伝導加速器の採用を計画している。このため、超伝導陽子リニアックの設計開発をKEKと共同で進めている。ここで、超伝導空胴は陽子の速度に合わせるため8個のセクションに分割される。空胴の設計においては、RF及び構造解析を行った。また、空胴の開発では、テストスタンドを整備するとともに、=0.5単セル空胴を2台試作し、性能試験を行った。結果は良好で、最大表面電界44MV/m及びQ値3
10
を達成した。これらの値は、設計パラメータを十分に満足するものである。
草野 譲一; 大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 富澤 哲男; 竹内 末広; 水本 元治; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 井上 均*; 小野 正明*; et al.
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.124 - 126, 1998/00
中性子科学研究計画の下で開発中のビーム出力8MWの大強度陽子加速器ではリニアック高エネルギー加速部(0.1GeV~5GeV)に600MHzの超伝導加速空胴の使用をしており、そのための開発を3年前からKEKと共同で進めて来た。これまでにKEKトリスタン加速器の経験を基に空胴形状の検討、空胴構造強度の検討、ビームダイナミックスの検討を行うと共に単セル空胴の製作と性能評価を行って来た。本発表では、第1ステップとしての単セル空胴3基の性能試験結果・評価と、第2ステップとして開始した5連セル空胴試験のための機器整備状況の現状を報告する。
赤岡 伸雄*; 草野 譲一; 大内 伸夫; 水本 元治; 竹田 修*; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 小野 正明*; 加古 永治*; 宍戸 寿郎*
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.289 - 291, 1998/00
中性子科学研究計画における大強度陽子加速器の高エネルギー加速部に用いる超伝導加速空胴の開発を行っている。これまでに空胴の形状、構造強度及びビームダイナミックスの検討が進められてきた。それと平行して単セル空胴の製作、性能評価を行ってきた。そして空胴の性能評価を行う上で必要となるテストスタンドの整備を行っている。このテストスタンドの一部である高圧水洗浄システムは、超伝導空胴の最終洗浄法として必要不可欠のもので、空胴の性能を決定付ける要素の一つになっている。このたび、本装置をKEKのLバンド空胴に適用し性能評価を行った。その結果について報告する。
大内 伸夫; 草野 譲一; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 井上 均*; 小野 正明*; 宍戸 寿郎*; 水本 元治; B.Fechner*; 椋木 健*; et al.
Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.167 - 169, 1997/00
原研では、中性子科学研究計画の一環として超電導陽子加速器の開発をKEKと共同で行っている。その第一ステップとして、(粒子速度と光速との比)~0.5の超伝導単セル空洞の試作及び試験を原研・KEKの双方で行った。原研では、周波数600MHz、=0.5の空洞を試作した。表面処理としてバレル研磨と電解研磨を行い、原研の高圧水洗浄装置で洗浄を行った後に試験を行った。その結果、温度4.2Kで最大表面電界20MV/m、2.1Kで26.6MV/mを達成した。KEKでは、周波数1.3GHz、=0.45の空洞を試作した。表面処理としてバレル研磨、化学研磨、電解研磨を行い、高圧水洗浄後に試験を行った。その結果、温度1.9Kにおいて最大表面電界52.8MV/mを達成した。いずれも、目標値16MV/mを十分に満足している。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; B.Fechner*; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; et al.
Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.12 - 21, 1997/00
原研では、中性子科学研究計画用の大強度陽子加速器の開発を行っており、高エネルギー部の超伝導加速器の検討及び技術開発をKEKと共同で進めている。その一環として、超伝導加速器システムの概念検討、加速空胴の設計検討、及びモデル空胴の試作・試験を行った。概念検討においては、全体を8セクションに分割し、加速器長、加速モジュールの個数、運転コスト、ビームダイナミックスの評価を行った。加速空胴の設計検討においては、加速モード及び高次モードにおける電磁場解析を行うとともに、空胴の静的・動的な機械的強度の検討を行った。さらに、単セルモデル空胴の試作・試験を行い、良好な結果を得た。このことから、陽子加速器用超伝導空胴の実現性が実証された。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; B.Fechner*; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; et al.
Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.22 - 26, 1997/00
原研では、中性子科学研究計画用大強度陽子加速器のための超伝導加速空胴の設計、開発をKEKと共同で進めている。その一環として、空胴試験のためのテストスタンドの整備を行うとともに、=0.5単セルモデル空胴の試作、表面処理を行い、テストスタンドにおいて試験を行った。テストスタンドは、試験用クライオスタット、空胴組立用クリーンルーム、高圧水洗浄装置、熱処理炉で構成される。モデル空胴の試作は、プレス成形、トリム、電子ビーム溶接の工程で行い、バレル研磨、電解研磨、熱処理の表面処理を行った。テストスタンドにおける試験の結果、最大表面電場強度30MV/mを達成し、設計仕様(16MV/m)を上回る良好な結果を得た。このことから、陽子加速器用超伝導空胴製作における電磁気的技術課題をクリアした。
荻原 徳男; 神保 龍太郎*; 西堂 雅博; 道園 真一郎*; 斎藤 芳男*; 森 弘一*; 森田 健治*; 山華 雅司*; 菅井 秀郎*
Journal of Nuclear Materials, 220-222, p.748 - 751, 1995/00
被引用回数：3 パーセンタイル：36.24(Materials Science, Multidisciplinary)JT-60Uにおいては、デカボラン(B
H
)を用いたボロナイゼーションを実施している。そこで、これと同一の手法により黒鉛上に形成されたボロン膜を用いて、高エネルギー酸素イオンとの反応を調べた。結果は以下の通りである。(1)室温から600
CにおけるO
イオン照射においては、~210
O/cm
のフルーエンスまでOイオンはすべてボロン膜中に捕えられる。(2)室温で打ち込まれた酸素は、600Cまではボロン膜から脱離しない。以上の結果は、JT-60Uにおいて、実施されているボロナイゼーションの酸素ゲッタリング作用を明らかに指示するものである。
