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武井 早憲; 江本 隆; 檜山 徹*; 小又 智輝*; 加藤 裕子*; 久保田 昌宏*
JNC TN9410 99-012, 191 Pages, 1999/07
量子工学試験施設に設置された電子線加速器では、核分裂生成物を線により核変換させるのに必要な大電流電子ビームを効率良く安定に加速するための要素技術を開発している。本加速器は、昭和63年の概念設計から始まり、数多くのR&Dを経て、平成11年1月より最大許可出力2kWで運転を開始した。今後は、定格出力200kWを目指して性能確認試験を行う予定であるが、試験を進めるに当たり、量子工学試験施設及び加速器を構成する、基本となる条件を整理し、理解することは重要となる。このため、本報告書はその設計根拠を示したものである。本報告書は、以下の設備について、設計の前提条件及び設計で決められた事項を表形式でまとめた。(1)電子銃、加速系、ビームダンプ、クライストロン、クライストロン電源、計測・制御系(2)冷却設備、空気処理設備、放射線管理設備(3)建家設備なお、本報告書は設備が完成した平成9年3月における設計根拠を記載したものであるが、冷却設備など一部の設備については最新のものを記載した。
武井 早憲; 江本 隆
KEK Proceedings 98-7, p.61 - 66, 1998/11
現在サイクル機構で開発している大電流電子線形加速器は大強度電子線などの特徴を有している。これと平行して,加速器の有効利用を目的として単色線源,自由電子レーザー,大強度陽電子源などを検討している。大強度陽電子源を開発しているには,標的出口で広がった陽電子ビームを効率良く収束する必要がある。このため,収束用コイルとして強磁場が発生できる超伝導コイルを検討した。本報告では,検討に用いた計算コードEGS4によるシミュレーション結果を発表する。シミュレーション結果では,(1)超伝導コイルでは常伝導コイルと比較して収量が2倍以上得られること(2)試作したコイルにて最大中心磁場強度が5.6Tであることを推定した。特に,最大中心磁場強度は設計通りの値であることを試作コイルを用いた試験で確認した。
平野 耕一郎; 江本 隆; 王 元林; 佐藤 勇
PNC TN9410 98-068, 38 Pages, 1998/06
開発中の大電流CW電子線形加速器では、10MeVの電子線を加速するために周波数1.249135(GHz)、強度1.2(MW)、出力電力効率65%の大電力RF(Radio Frequency:高周波)を連続波(以下、「CW」と言う。)で発生させることが必要とされている。そのため、平成8年度までにCWクライストロンを製作し、最大出力1040kWを連続的に発生できるクライストロンの開発に成功した。将来的にビームエネルギーを30MeVに増強すれば、加速器を利用した試験研究の適用範囲を広げることが可能であるが、そのためには、クライストロンの出力電力を現状の約4倍に高める必要がある。本報告書では、CWモードにおける性能を損なわせることなく、パルスモード(ビーム電圧147kV、ピーク電力4.2MW、パルス幅100sec、繰り返し50pps)で動作できるクライソトロンを開発するための評価・検討を行った。その結果、電子銃部の開発、ピーク電力4.2MWに耐える出力窓の開発及び反射体を利用した出力空洞Q・値を変化させる方法の開発を行うとともに、高周波出力試験(ビーム電圧147kV、カソード電流56.5A)において最大出力電力3.55MW、出力電力効率42%が得られた。また、この試験条件で、反射体を置いた設計位置で最大出力電力が得られ、逆行電子による出力電力の不安定現象は観測されなかった。今後は、出力効率の向上を図るため反射体を用いた出力空洞のQl値の最適化を行う予定である。
江本 隆; 加藤 裕子*; 平野 耕一郎; 石川 雄大*; 武井 早憲; 野村 昌弘; 谷 賢
PNC TN9410 98-060, 45 Pages, 1998/06
動燃事業団では、核種分離・消滅処理研究の一環として、大電流電子加速器を用いて高レベル放射性廃棄物中に含まれる長寿命核分裂生成物を消滅する可能性を研究している。将来の消滅処理システムで必要となる加速器の大電流化技術を開発することを目的として、当面の目標をエネルギー10MeV、最大電流100mA、パルス幅4ms、繰り返し50Hzに設定し大電流電子線形加速器の開発を推進している。本計測・制御装置は加速器全体の制御および大電流化により生じる問題に対して試験・運転を支援するものである。本装置の特徴は加速器の状態を分散配置した計算機で同時に把握できるように、通常用いられているEthernetの他に、専用の高速ネットワーク(SCRAM Net;15MB/s)とデータ処理専用の計算機(DSP)を用いて高速のデータ集録系としたこと、データの集録・制御の変更に対して柔軟にハードウェア・ソフトウェアの変更・保守が行えるようにデータの入出力を扱うハードウェアは他の加速器施設で採用されている標準規格モジュールを採用し、制御・測定のMMI(Man Machine Interface)部分は他の加速器施設に先駆け全面的にソフトウェアによるものとしたことである。制御画面等はGUI(Graphical User Interface)を採用し、その開発環境はオブジェクト指向プログラミングを用いて開発時間の短縮、保守性の向上を計り、視覚プログラミングを用いて容易な開発環境を整備した。
武井 早憲; 谷本 育律*; 大沢 哲*; 細山 謙二*; 江本 隆; 榎本 収志*; 紙谷 拓哉*
PNC TN9410 98-053, 43 Pages, 1998/04
事業団では、大電流電子線形加速器の利用技術の一環として、単色ガンマ線源、自由電子レーザー、大強度陽電子源などを検討している。本報告書は、大強度陽電子線源を開発するために、陽電子ビームを効率良く収束する装置への超伝導コイルの適応性を評価した。超伝導コイルを用いた場合の陽電子強度を常伝導コイルの場合と比較したところ、強度が2倍以上になることがわかった。さらに、ソレノイドコイルとして超伝導コイルの特性を調べるため、小型コイルを製作し、定格電流まで励磁する試験を実施した。中心軸上の最大磁場強度を測定した結果、設計値である5.6Tを達成した。従って、陽電子ビームを収束する装置に超伝導コイルを用いた場合、収束コイルとして機能することを確認した。
中原 和夫*; 池田 光男*; 武井 早憲; 谷 賢; 榎本 收志*; 大澤 哲*; 江本 隆
PNC TY9599 98-001, 41 Pages, 1998/03
動力炉・核燃料開発事業団では、大電流電子線形加速器の利用技術の一環として、単色ガンマ線源、自由電子レーザー、大強度陽電子源などを検討している。本報告書は、大強度陽電子線源を開発するために高エネルギー加速器研究機構と共同で研究した成果をまとめたものである。本報告書では、陽電子ビームを効率良く収束する装置への超伝導コイルの適応性を評価するため、以下の項目について述べる。(1)超伝導コイルを収納するクライオスタットを設計、製作すること。(2)電磁石ヨークなどの磁性体がある条件で、超伝導コイルを励磁すること。
江本 隆; 中山 元林; 遠山 伸一; 野村 昌弘; 武井 早憲; 平野 耕一郎
Journal of Pressure Vessel Technology, -(-), - Pages, 1998/00
動燃事業団では、核種分離・消滅処理研究の一環として、大電流電子加速器を用いて高レベル放射性廃棄物中に含まれる長寿命核分裂生成物を消滅する可能性を研究している。電子加速器を用いて発生させたガンマ線による消滅処理は、廃棄物の二次的な放射化が少ないこと、広範な加速器技術を利用できることという利点がある。以上のことを念頭に置いて、将来の消滅処理システムで必要となる加速器の大電流化技術を開発することを目的として、当面の目標をエネルギー10MeV,最大電流100mA、パレス幅4ms、繰り返し50Hzに設定し大電流電子線形加速器の開発を推進している。大電流電子線形加速器の前段部分となる、入射部の試験では、進行波加速管にビーム電流100mAのビーム負荷を加えることができた。またパルス幅が3msという長い電子ビームを安定に加速することに成功した。平成9年3月に、残りの設備を設置し、各設備の調整を経て平成9年度末から
中山 元林; 江本 隆; 野村 昌弘; 山崎 良雄; 遠山 伸一; 平野 耕一郎
Proceedings of The First Asian Particle Accelerator Conference (APAC98), 0 Pages, 1998/00
動燃事業団では,核種分離消滅処理研究の一環として,大電力電子線形加速器の開発を行っている。1.2MWCWのクライストロン,進行波環流型加速管,エミッタンスを低く押さえる為のチョッパーシステム,ビームダンプ等は既に開発しており,去年第一加速管まで含んだ入射部の試験を行った。結果は電流値100mA,パレス幅3msecの電子ビームを繰り返し0.1Hzで3MeVまでエネルギーの拡がりを押さえて加速する事に成功した。今後は,加速器全体の試験を行い,徐々にデューティーを上げていく予定である。会議では主に入射部試験の結果について発表する。
江本 隆; 王 元林; 遠山 伸一; 野村 昌弘; 武井 早憲; 平野 耕一郎; 山崎 良雄; 大村 明子; 谷本 育律*; 谷 賢
PNC TN9410 98-010, 51 Pages, 1997/12
動力炉・核燃料開発事業団では、核種分離・消滅処理研究の一環として、大電流電子加速器を用いて高レベル放射性廃棄物中に含まれる長寿命核分裂生成物を消滅する可能性を研究している。電子加速器を用いて発生させた線による消滅処理は、廃棄物の二次的な放射化が少ないこと、広範な加速器技術を利用できることという利点がある。以上のことを念頭に置いて、将来の消滅処理システムで必要となる加速器の大電流化技術を開発することを目的として、当面の目標をエネルギー10MeV、最大電流100mA、パルス幅4ms、繰り返し50Hzに設定し大電流電子線形加速器の開発を推進している。大電流電子線形加速器の前段部分となる、入射部の試験では、進行波加速管にビーム電流100mAのビーム負荷を加えることができた。またパルス幅が3msという長い電子ビームを安定に加速することに成功した。平成9年3月に、残りの設備を設置し、各設備の調整を経て平成9年度末から全加速器の運転試験を実施する予定である。
江本 隆; 中山 元林; 遠山 伸一; 野村 昌弘; 武井 早憲; 平野 耕一郎
GLOBAL 97, 0 Pages, 1997/00
動燃事業団では、核種分離・消滅処理研究の一環として、大電力電子加速器を用いて長寿命核分裂生成物を消滅する可能性を研究している。電子加速器を用いると、二次的な放射化が少ないこと、広範な加速器技術を利用することができることという利点がある。現在開発中のエネルギー10MeV進行波還流型大電力CW電子線形加速器の前段部分を設置し、入射部試験を実施している。これまでに、進行波加速管にビーム電流100mAのビーム負荷を加えることができた。またパルス幅が3msecという長い電子ビームを安定に加速することができた。平成9年3月に、残りの加速管6本を設置が完了し、平成9年度から全加速器の運転試験に向けて準備・調整を行っている。また、消滅処理システムして電子線加速器による単色光子の発生装置についても触れる。
平野 耕一郎; 江本 隆; 王 元林; 榎本 收志; 佐藤 勇
PNC TN9410 96-071, 32 Pages, 1996/03
[目的] 開発中の大電力CW電子線形加速器では、電子線加速のための周波数1.249135(GHz)、強度1.2(MW)の大電力RF(Radio Frequency:高周波)が必要となり、これを発生させるためのクライストロンの開発も進めている。この開発では、平成3年度にCWモードにおいて出力電力330kW、パルスモード(パルス幅50msec、繰り返し1sec)においてピーク出力電力780kWで動作するクライストロンの開発を行った。平成4年度にロング窓の設計及び製作を行い、この窓の耐電力試験を実施し、1.7MW(CW)に耐えることを確認した。今回はこれに続いて、試作クライストロンの出力窓をロング窓と交換し、高出力試験を実施して窓の耐電力を再度確認し、今後の大電力化に向けた設計方針を検討する目的で試験を行った。[方法] 耐電力試験を実施したロング窓と試作クライストロンの出力窓とを交換し、改造したクライストロンの高周波出力試験を実施した。改造クライストロンの出力効率とロング窓上昇温度を測定した。[結果] 改造クライストロンはビーム電圧85kV、出力効率46%で最大出力電力885KW(CW)が得られた。また、この時のロング窓上昇温度は36Cであった。出力効率の向上を図るため、高周波相互作用部及び電子軌道の再検討を行った。検討結果を反映した条件で出力効率の計算を精度の高いコードを使用して行った結果、出力効率70%が得られることが分かった。[結論-改造クライストロンのロング窓は目標出力電力に充分耐えられることがわかった。現状の出力効率は低いが出力効率の向上を図ることによって、目標とする大電力を達成する見通しが得られた。今後は、再検討結果を反映したクライストロンを製作し出力試験を行う予定である。
江本 隆; 野村 昌弘
動燃技報, (97), p.46 - 56, 1996/03
オメガ計画の一環として、動燃事業団では長寿命核分裂生成物を加速器により消滅処理する可能性の研究を進めている。消滅処理研究に必要となる加速器の大電流技術を開発掏ることを目的として、加速エネルギー10MeVおよび最大/平均ビーム電流100mA/20mAの大電流電子線形加速器を設計し、その構成要素であるクライストロン、加速管等の試作・評価を実施した。本稿では、加速器要素の入射部を構成する電子銃、RFチョッパー、バンチャー、ビーム輸送系、モニター等の機器について設計方針および電子ビーム輸送のシミュレーションによる結果を述べる。
江本 隆; 中山 元林; 遠山 伸一; 野村 昌弘; 武井 早憲; 平野 耕一郎
NEA P&T国際会議, 0 Pages, 1996/00
動燃事業団では、将来、放射性廃棄物の消減処理を行う可能性を探る研究を行っている。消減処理に対していくつかの方法が提案されているが、電子線加速器を用いると、二次的な放射化が少ないことや、広範な加速器技術を利用することができる。現在開発中のエネルギー10MeV進行波還流型大電子線形加速器の前段部分を設置し、入射部試験を実施している。これまでに、進行波還流型加速管にビーム電流100mAのビーム負荷を加えることができた。またパルス幅が1msecという長い電子ビームを安定に加速することができた。今後、残りの加速管6本を平成8年度までに設置し、平成9年度から全加速器の運転試験を開始する予定である。
王 元林; 野村 昌弘; 江本 隆
PNC TN9410 95-201, 16 Pages, 1995/08
RF(高周波)チョッパー装置において、RF周期の一部を切り出すために、エミッタンス増加という犠牲を払っていることは、良く知られている。新しい概念として、チョッパースリットを通過するビームに対して、チョッパー空洞がほんの僅かな垂直方向の運動量しか与えない方式を提案した。この方式は、一つの空洞に対して特異なモードを基本周波数と二倍高調波について共鳴させる点にある。本発表において、設計、MAFIAコードによる数値解析および試験概要を述べる。試作チョッパー空洞の試験結果によれば、単空洞に対して二つの周波数を共鳴させることは、難しく無いことが示された。測定された結果は、設計値と良い一致を示している。この低エミッタンス新型チョッパー空洞は動燃大電力CWリニアックに設置される予定である。
江本 隆; 鳥居 建男; 武井 早憲
PNC TN9420 95-004, 181 Pages, 1994/12
原子炉の使用済燃料を再処理する際に発生する高レベル放射性廃棄物の中には、長寿命の放射性物質が含まれている。長寿命の放射性廃棄物はTRUとFPに大別されるが、この中でもFPは比較的生成量が多いにもかかわらず、中性子の断面積が小さい核種が含まれるため、原子炉単独で消滅処理を行うことが困難である。このため、原子炉以外の核変換装置として加速器の利用が考えられている。加速器を用いて消滅処理を行うためには、従来の研究用・工業用加速器に比べて、はるかに大出力かつ連続的なビームが必要となる。そこで、動燃事業団では、大強度ビーム加速を目的とした要素開発試験として、10MeV-20mAの大強度CW(連続波)電子線形加速器の開発を行っている。この加速器(以下、PNC加速器という)は、世界でも類例を見ないビーム強度等の特徴を有しているため、本来の研究目的の他にも、様々な利用が考えられる。本来目的以外の利用法について、その可能性を検討するため、大洗工学センター内に「加速器利用検討会」を設け、調査を行った。本報告書は、種々の報告と議論などの概要を取りまとめたものである。
野村 昌弘; 山崎 良雄; 遠山 伸一; 江本 隆
PNC TN9410 94-190, 37 Pages, 1994/05
大強度電子線形加速器では空間電荷効果が大きいので、この影響を最も受ける入射部の設計は非常に重要である。この入射部の主な加速器要素は200kVのDCタイプの電子銃、磁場レンズ、RFチョッパー、チョッパースリット、プリバンチャー、バンチャー及び第1加速管である。これらの要素を効率良く組み合わせて入射部を設計するための電子軌道のシミュレーションをPARMELAと呼ばれる計算コードを用いて行った。ただしPARMELAでは磁場レンズやRFチョッパーは計算できないので大幅な改造を行った。本報告書では、電子銃からソレノイドコイルまで、RFチョッパーからチョッパースリットまでとこれらを合わせた電子銃からチョッパースリットまでの3つのシミュレーション結果を報告する。これらのシミュレーション結果から、電子銃とソレノイドコイルの間に2台の磁場レンズを挿入することによりエミッタンスの増加を低く押さえられること、今回考案した新しいチョッパーシステムを用いることにより入射部出口でのエミッタンスを10mmmrad程度まで押さえられること等が確かめられた。
江本 隆
PNC TN9410 93-148, 21 Pages, 1993/06
動力炉・核燃料開発事業団の10MeVCW電子線形加速器に関する計測系及び制御系について述べる。電子線形加速器に関する新しい概念である並列入出力処理計算機について紹介する。それは数多くの入出力処理計算機(Input Output Processor)を用いて電子ビームの制御と診断を行うものである。このような手法を用いることにより,ハードウエア/ソフトウエアの簡略化と柔軟性が大きな利点となる。
遠山 伸一; 中山 元林; 江本 隆; 野村 昌弘; 高橋 伸友; 尾下 博教; 平野 耕一郎; 姫野 嘉昭
Proceedings of 1993 Particle Accelerator Conference (PAC 1993), p.546 - 548, 1993/05
被引用回数:0 パーセンタイル:0.04(Instruments & Instrumentation)事業団では大強度電子線形加速器の開発プログラムを開始し,現在,その第1段階として高エネ研との共研でテストライナックの開発を進めている。このライナックは,加速エネルギー10MeV,ビーム電流20mAを目標とする進行波還流型であり,加速用の高周波は出力1.2MWの2台のクライストロンで投入する。これまでにクライストロンと加速管のプロットタイプを試作し,それらの大電力試験を行ったので,これを中心に第3回欧州粒子加速器会議(1992年,3月,ベルリン)以降の進展を一部の詳細設計も含めて報告する。大電力試験では,加速管に対して開発目標である1MWに近い880kWまでの高周波の投入に成功した。この他,詳細設計の進展についても報告する。
遠山 伸一; 江本 隆; 平野 耕一郎; 尾下 博教; 野村 昌弘; 武井 早憲; 高橋 伸友
PNC TN9430 93-002, 43 Pages, 1993/01
標記加速器の開発のための主要機器の加速管、クライストロンなどの設計研究及び試作を行い、これら試作機器の大電力RFでの性能評価試験を行った。すでに試作したクライストロンを大電力RF源として、クライストロン、加速管及びクライストロン用RF出力窓の試験体系を構築し、評価試験を行った。1)加速管では、目標の800kWまでのRF電力を安定に印加することができ、ビーム無負荷での目的をほぼ達成した、2)クライストロン出力窓では、目標以上の最大1.7MW、Lバンドでは世界最大級の大電力に耐える窓の開発に成功した、などを報告した。
遠山 伸一; 江本 隆; 姫野 嘉昭; 平野 耕一郎; 小無 健司; 尾下 博教; 笹尾 信之; 高橋 伸友; 中山 元林; 他12名*
Proceedings of 3rd European Particle Accelerator Conference (EPAC '92), p.533 - 535, 1992/04
大洗工学センターでは,核変換技術開発の一環として、10MeV100mAのLバンドCW電子線形加速器の開発を行っている。現在までクライストロンの試作及び大電力試験、環流型加速管の低電力試験を行った。それによれば、クライストロンからのマイクロ波はCW出力で330kW、20%デューティ出力で780kWが得られており、加速管中のマイクロ波増幅率は凡そ3である。本発表では、加速器の概要とともに、上記の試験結果について述べる。