Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：6 パーセンタイル：84.97(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
superconductors末吉 哲郎*; 榎畑 龍星*; 日高 優夏*; 入江 将大*; 藤吉 孝則*; 奥野 泰希*; 石川 法人
Physica C, 582, p.1353824_1 - 1353824_5, 2021/03
被引用回数：1 パーセンタイル：7.92(Physics, Applied)高温超電導体YBa
Cu
Oyにおいて、イオン照射法を利用して三次元に配置された柱状欠陥を導入した。その際に、柱状欠陥の導入角度
(=45
, 60, 80)を変化させたときの臨界電流密度
の磁場角度依存性を系統的に調べた。その結果、が大きい時には、磁場角度にピークが現れるものの、全体の大きな向上が見られなかった。柱状欠陥の導入角度が大きい場合には、磁束線のチャネルフローの影響が大きく、Jc向上につながりにくい、と説明できる。一方で、が小さい時には、広い磁場角度領域にわたって顕著なの上昇が見られた。
Saha, P. K.; 吉本 政弘; 畠山 衆一郎; 發知 英明; 原田 寛之; 田村 文彦; 山本 風海; 山崎 良雄; 金正 倫計; 入江 吉郎*
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 23(8), p.082801_1 - 082801_13, 2020/08
被引用回数：4 パーセンタイル：45.12(Physics, Nuclear)We have established and implemented a nondestructive online monitoring system for the first time for measuring stripper foil thinning and pinhole formation, which are believed to the foil breaking signals caused by high-intensity beam irradiation. A longer foil lifetime is desired, while a foil failure during operation not only reduces the accelerator availability but also has serious issues for regular accelerator maintenances. The present research has been carried out at the RCS of J-PARC, where we aimed to ensure proper uses of foil and to achieve a longer foil lifetime without any failure. We have precisely measured a foil thinning and pinhole outbreak information to obtain a detail of foil degradation to determine a realistic foil lifetime by achieving a record of nearly 2 years of operation with a single foil and without any failures.
quantitative analysis of sweat chemistry関根 由莉奈; Kim, S. B.*; Zhang, Y.*; Bandodkar, A. J.*; Xu, S.*; Choi, J.*; 入江 将大*; Ray, T. R.*; Kohli, P.*; 香西 直文; et al.
Lab on a Chip, 18(15), p.2178 - 2186, 2018/08
近年、スウェットに含まれる代謝産物やイオン等を用いたPoint of Careが高く注目されている。本研究では、それらのバイオマーカーを効果的にその場で検出することを目的として、ソフトで薄いウェアラブルマイクロ流路デバイスとスマートフォンを基盤とした蛍光イメージングシステムを提案する。精密に設計されたマイクロ流路は、皮膚から汗を時間シーケンス制御で集めることを可能にした。また、集められた汗から蛍光検出剤によって検出された塩化物,ナトリウム,亜鉛濃度をスマートフォンを基盤とした蛍光イメージングシステムで正確に定量分析することに成功した。このシステムを実際に試験したところ、正確に効率よく作動することを確認した。
laser stripping at J-PARC 3-GeV RCSSaha, P. K.; 原田 寛之; 金正 倫計; 三浦 昭彦; 吉本 政弘; 岡部 晃大; 菅沼 和明; 山根 功*; 入江 吉郎*; Liu, Y.*; et al.
Proceedings of 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.806 - 810, 2018/08
To ensure stable operation of J-PARC RCS at 1 MW beam power and beyond, an alternative H stripping injection method other than using stripper foil has to be implemented. A short life time of the foil due to foil degradation caused by high intensity beam irradiation as well as an extremely high residual radiation at the injection area caused by the foil beam scattering beam loss are two serious issues not only to maintain a long-term stable operation, but also for the facility maintenance. The laser stripping of H holds the promise of overcoming and eliminating the above issues, as it has no lifetime issue as well as completely nondestructive. To establish and develop the new method for the RCS operation, a POP (proof-of-principle) demonstration of 400 MeV H stripping by using only laser has to be carried out first. The progress status of the POP experiment, which includes recent beam study and simulation results for the H beam manipulations to reduce the laser power is presented.
Saha, P. K.; 原田 寛之; 金正 倫計; 三浦 昭彦; 吉本 政弘; 入江 吉郎*; 山根 功*; 米田 仁紀*; 道根 百合奈*
Proceedings of 61st ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2018) (Internet), p.422 - 427, 2018/07
The laser stripping of H is the most advanced application of the laser manipulations of H beams, especially at high intensity accelerators like J-PARC. The first stage of the present research includes non-destructive beam measuring as well as online morning by using lasers, which is highly essential at J-PARC as the beam power is approaching to 1 MW and beyond. In addition, it is also highly required to replace the stripper foil by lasers used for multi-turn H charge exchange injection in RCS. Extremely high residual radiation due to beam losses caused by the foil-beam interaction and short lifetime of the foil are serious issues for facility maintenance and stable operation. To overcome the issues and limitations associated with foil, in the present research we will perform a proof-of-principle demonstration of H stripping to protons by using lasers, which is essential not only at J-PARC, but also for similar existing and proposing high intensity proton accelerators worldwide.
stripping to protons by using only lasers in the 3-GeV RCS of J-PARCSaha, P. K.; 原田 寛之; 山根 功*; 金正 倫計; 三浦 昭彦; 岡部 晃大; Liu, Y.*; 吉本 政弘; 加藤 新一; 入江 吉郎*
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.866 - 870, 2017/12
The conventional H stripping injection by using solid stripper foil has serious issues not only because of high residual radiation at injection area due to uncontrolled beam losses caused by the foil and beam interaction, but also for the short lifetime, especially in high intensity accelerators. In order to overcome those issues, we proposed an alternative method of H stripping by using only lasers. Experimental study for a POP (proof-of-principle) demonstration of the present principle is under preparation for 400 MeV H stripping in the 3-GeV RCS of J-PARC. The studies of laser beam itself and also the H beam optimization studies to match with given laser pulses are in progress, where the first interaction of the H beam and the laser is planned to perform in this fiscal year. The status and detail strategy of the present research are summarized in this work.
Saha, P. K.; 吉本 政弘; 發知 英明; 原田 寛之; 岡部 晃大; 山崎 良雄; 金正 倫計; 入江 吉郎*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 305(3), p.851 - 857, 2015/09
被引用回数：2 パーセンタイル：17.57(Chemistry, Analytical)In the 3-GeV RCS, we have clearly measured a continuous degradation of the stripper foil used for charge exchange injection. The measurement was carried out during six months operation with 300 kW. The foil at the injection beam spot was measured to be continuously thickening and it was more than 10% thicker as compared to its initial thickness indicating that a strong wrinkling or curling occurred at the foil edge even with present beam intensity. The missing H was also measured to be gradually increased due to the curling. It is thus a big issue for 1 MW operation as a missing H would increase the heat load on the waste beam dump. A foil thickening on the other hand increases the foil scattering beam loss. A foil thinning and pinhole formation caused by the radiation due to radiation are believed to signals for foil breaking and is also one big concern as beam intensity is increased. The present high precession measurement technique is believed to play an important role for determining a proper timing for foil replacement in order to ensure a stable operation of the RCS.
吉本 政弘; 山崎 良雄; Saha, P. K.; 金正 倫計; 菅井 勲*; 入江 吉郎*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 305(3), p.865 - 873, 2015/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Analytical)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、H-荷電変換ビーム多重入射のためにHBCフォイルを採用している。HBCフォイルは大強度ビーム照射に対して寿命が長いという利点を持っている。これまでのところ、6か月以上の加速器利用運転期間ではフォイルは破損したことがない。しかしながら、入射部には高い残留線量が存在する。特に、フォイル直下流の真空容器のフランジに最も高い残留線量が観測されている。またこの残留線量はリニアックの181MeVから400MeVまでのエネルギー増強に伴い増加している。この入射部での高い残留線量の主な原因はフォイルで起こっている核反応によって生じた2次陽子や中性子であることが分かった。このフォイル自体の放射化は根源的な問題であり、それゆえに高線量場でのフォイルメンテナンスシナリオは大強度加速器における重要な課題の一つである。J-PARC RCSでは、作業員の放射線被ばくを可能な限り低減させ、放射化したフォイルが破損・飛散するリスクを抑えることを実現できる新しいメンテナンスシナリオに則ってフォイル交換機構の改造を行った。加えて、照射済みフォイルの分析を可能とするために、フォイル単体を破損させずにトンネルから回収できるようにした。
stripping at 400 MeVSaha, P. K.; 原田 寛之; 金正 倫計; 丸田 朋史*; 岡部 晃大; 吉本 政弘; 入江 吉郎*; Gorlov, T.*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.3795 - 3797, 2015/06
Laser-assisted H stripping at the RCS injection energy of 400 MeV is studied. RCS has a capability to achieve further more than the design beam power of 1 MW but lifetime of the stripper foil may be one of the most concerning issue for operation. The present work has been done in the same framework as in the ongoing project for 1 GeV beam at the Spallation neutron Source (SNS) in Oak Ridge and it gives a set of optimum parameters in order to carry out a proof-of-principle (POP) experiment first at 400 MeV. The simulated transverse and longitudinal beam parameters can be adjusted to fit with laser pulse but a laser of 1 MW peak power with wavelength of around 230 nm is required in order to obtain a stripping efficiency of about 95%. A high power laser system is thus a real challenge at this stage.
ions stripping cross-sections by carbon stripper foilSaha, P. K.; 吉本 政弘; 山崎 良雄; 發知 英明; 原田 寛之; 岡部 晃大; 金正 倫計; 入江 吉郎*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 776, p.87 - 93, 2015/03
被引用回数：7 パーセンタイル：51.25(Instruments & Instrumentation)Stripping cross sections of 181 MeV H ions by the carbon stripper foil has been measured with good accuracy. The present experimental results are newly available data for an incident H energy below 200 MeV and has great importance not only at J-PARC for determining an accurate foil thickness for the upgraded H beam energy at 400 MeV but also for many new and upgrading similar accelerators worldwide, where H beam energy in most cases are considered to be below 200 MeV.
林 直樹; 原田 寛之; 堀野 光喜; 發知 英明; 神谷 潤一郎; 金正 倫計; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; et al.
Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.3833 - 3835, 2014/07
J-PARC RCSの入射エネルギーの増強(181から400MeV)は、2014年初めに予定されており、これに向けて、進んでいる機器増強の状況を報告する。具体的には、水平ペイントバンプ電磁石電源の更新、増強は、2012年までに完了しており、既に通常運転に用いている。MR/MLF行きのペイントエリアを切替えること、400MeVでも、ペインティングしない調整用のビームを作ること、この2つに必須の可変偏向電磁石システム、電磁石及び電源の据付も2012年に完了した。そして、400MeVを想定したビーム試験も実施し良好な結果を得た。残る大きな増強機器は、新しいシフトバンプ電磁石電源である。現行電源と比較しスイッチングノイズの低減は、期待できるが、新たに発生したリンギングの要因解析、対策を行い製作中である。これは、2013年の長期メインテナンス期間中に据付けられる。
發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 山本 風海; 山本 昌亘; 吉本 政弘; et al.
Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.3836 - 3838, 2014/07
2012年11月、J-PARC RCSにおいて、540kW相当の大強度加速試験を実施した。RCSでは、入射エネルギー領域の空間電荷効果を緩和するためにペイント入射法を採用しているが、このペイント入射法により、540kW相当のビーム運転時に発生した30%という大きなビーム損失を2%(許容限界値の1/6以下)まで低減させることに成功した。また、残った2%のビーム損失についても、対応するビームシミュレーションを実施してその起源を明らかにすることができた。
Saha, P. K.; 吉本 政弘; 山崎 良雄; 發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 山本 風海; 金正 倫計; 入江 吉郎*
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 299(2), p.1041 - 1046, 2014/02
被引用回数：4 パーセンタイル：30.92(Chemistry, Analytical)The 3-GeV RCS of the J-PARC requires a long lifetime stripper foil in order to ensure a stable operation. A sudden failure of the foil breaks the accelerator availability as well as raised maintenance issues. A foil degradation (such as foil thinning, pinhole formation) could be a signal of the foil breaking. An efficient monitoring system is needed in order to determine a proper lifetime of a foil for the RCS 1 MW operation so as to avoid any sudden foil failure. During the past 4 months operation of the RCS with about 200 kW beam power to the MLF and nearly 300 kW equivalent beam power to the MR, a single foil was used but there was no observable degradation so far.
吉本 政弘; Saha, P. K.; 山崎 良雄; 川瀬 雅人; 佐伯 理生二; 林 直樹; 山本 風海; 發知 英明; 石山 達也; 金正 倫計; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 417, p.012073_1 - 012073_6, 2013/03
被引用回数：4 パーセンタイル：75.73(Materials Science, Coatings & Films)J-PARC RCSでは荷電変換Hビーム入射方式のためにHBCフォイルを設置している。HBCフォイルの特性を調べるために、フォイルの寿命とフォイルによるビーム損失との観点から、HBCフォイルに関するビーム試験を実施した。荷電変換効率とフォイル散乱による損失との関係から、ユーザー運転に用いるフォイル厚さの最適化を行った。またユーザー運転中に合わせて、フォイルの寿命評価を兼ねた耐久試験を目的とした長期観測を実施した。1年以上経過してもフォイルに問題は見られなかった。
原田 寛之; 發知 英明; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 林 直樹; 山本 風海; 吉本 政弘; 田村 文彦; 山本 昌亘; 金正 倫計; et al.
Proceedings of 52nd ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2012) (Internet), p.339 - 343, 2012/09
J-PARC 3GeV RCSは2007年10月よりビーム調整を開始した。そのビーム調整では、基礎パラメータや大強度運転の調整が継続的に行われている。今回の発表では、ビーム試験を通じて設計のパラメータをどう変えたか、大強度運転時に増加するビーム損失をどのように減少並びに最小化したか、何がパラメータの調整や機器の追加として必要であったかを、世界の各加速器施設が経験や結果を報告し議論を行う。本発表でも、RCSの大強度運転におけるビーム損失の減少や最小化の結果を報告する。
發知 英明; 原田 寛之; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 山本 風海; 山本 昌亘; 吉本 政弘; 入江 吉郎*; 小関 忠*; et al.
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3918 - 3920, 2012/05
J-PARC RCSは、2008年12月に、4kWのビーム出力でユーザー運転を開始した。以来、RCSのビーム出力増強は順調に進展している。RCSは、現在までに、1%以下の低ビーム損失で420kW相当のビーム加速に成功し、ユーザー運転時のビーム出力は、210kWに増強されている。現在のRCSにおけるビーム調整の主課題の一つは、出射ビームの品質を向上させる、つまり、大出力かつ低ビームハローのビームを作ることである。本論文では、ビームハロー低減に向けたRCSでの最近の取り組みを紹介する。
發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 山本 風海; 山本 昌亘; 吉本 政弘; et al.
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(4), p.040402_1 - 040402_15, 2012/04
被引用回数：24 パーセンタイル：76.29(Physics, Nuclear)J-PARC 3-GeVシンクロトロンは、2007年10月よりビーム試験を開始した。低電流ビームを用いた初期調整、基本試験を経て、2009年12月からペイント入射法の調整を含む本格的な大強度ビーム試験を開始した。このペイント入射は、入射ビームを位相空間の広い範囲に一様に分布させてビームの空間電荷密度を低減させる手法である。われわれは、このペイント入射法により、420kW相当の大強度ビーム運転時に出現した有意なビーム損失を1%以下に低減させることに成功した。
發知 英明; 原田 寛之; 林 直樹; 金正 倫計; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 山本 風海; 山本 昌亘; 吉本 政弘; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2012(1), p.02B003_1 - 02B003_26, 2012/00
被引用回数：16 パーセンタイル：66.11(Physics, Multidisciplinary)J-PARC 3-GeV RCSは、1MWのビーム出力を目指す大強度陽子加速器である。RCSは、2007年10月にビーム試験を開始し、その後、2008年12月より4kWのビーム出力でユーザー運転を開始した。以来、ビームチューニングの進展やハードウェアの改良に従って、RCSの出力パワーは順調に増強されている。RCSは、これまでに、420kW出力までのビーム損失を1%以下に抑え込むことに成功し、また、210kWでのルーティンユーザー運転を実現させている。RCSのような大強度陽子加速器では、ビーム損失により生じる機器の放射化が出力強度を制限する最大の要因となるため、ビーム損失の低減が出力増強時に常に直面する重要なビーム物理学上の課題となる。本論文では、RCSのビーム増強に関する最近の進展、特に、ビーム増強とともに多様に出現するビーム損失に対するわれわれの取り組み(ビーム損失低減策)を紹介する。
Saha, P. K.; 吉本 政弘; 畠山 衆一郎; 發知 英明; 原田 寛之; 山崎 良雄; 金正 倫計; 入江 吉郎*; 菅井 勲*
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.3511 - 3513, 2011/09
The newly developed HBC stripper foil is used for the H stripping injection in the RCS and plays an important role in the operation. From the design criteria, it is very important to know the realistic stripping efficiency of the foil as a foil with different stripping efficiency causes a serious limitation in the stable and high power operation. We have developed a rather simple very precise method which determines the stripping efficiency very accurately. Such an accurate measurement of the installed foil is already found to very essential in order to determine realistic operational parameters for the RCS operation.
