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松田 誠; 長 明彦; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.410 - 413, 2014/10
原子力機構-東海タンデム加速器施設における2013年度の加速器の運転・開発状況およびビーム利用開発について報告する。2013年度の加速器の運転は、7/16
10/6および1/163/2の2度の定期整備期間を除いて実施され、運転日数は154日であった。最高運転電圧は17.5MVで14日間の利用があった。近年は分子イオン加速のために低い電圧での利用も増え、3.5MVでの加速も実施された。利用されたイオン種は15元素(19核種)である。高電圧端子内イオン源からのビーム利用は33%であった。加速器運転の省力化・効率化のために、光学計算による光学パラメータの自動設定やスケーリング則による設定の技術開発を行っている。その過程で既存の光学要素が計算に全く合わない部分があることが判明した。原因は磁気ステアラーや、磁気四重極レンズの極性やその並びがビームラインごとに異なっていたり、中にはでたらめに配線されているものがあった。これらを修正したところ計算値との整合性を改善することができた。今後、精度を高めるべく開発を継続していく。主な整備事項として、端子電圧を制御するSLITコントロールの不調や、大型偏向電磁石の磁場制御のためのNMRの経年劣化による動作不良、高電圧端子内発電機の増速ギアボックスのオイル漏れが発生した。加速器建家においては老朽化した、高圧受変電設備の更新やエレベータ制御機器の更新が実施された。大型静電加速器としての特徴を活かすべくビーム開発を実施しているところである。
西森 信行; 永井 良治; 松葉 俊哉; 沢村 勝; 羽島 良一
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1031 - 1033, 2014/10
高輝度大電流光陰極電子源が注目を集めている。メガヘルツ繰り返しのX線自由電子レーザー(LCLS-II)、リソグラフィ用自由電子レーザー、核種分析用のコンプトン散乱
線源等、応用範囲が急速に広がりつつある。我々は光陰極直流電子源から世界初の500keV電子ビーム生成を達成することで高輝度化の目処を立てた。ガリウムヒ素光陰極を用いて1.8mAの 電流生成を達成しているが、さらなる大電流化や長寿命化の観点からは 光陰極表面の繊細さが不安視されている。そこで、我々は大電流化を目指しマルチアルカリ光陰極の開発に着手した。近年のコーネル大学などのデモンストレーションにより、大電流化の切り札として期待されている。本発表では、原子力機構における光陰極準備システムの開発状況、既存の50mA-250kV電子源と組み合わせた大電流試験計画について報告する。
西森 信行; 永井 良治; 山本 将博*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.165 - 170, 2014/10
直流光陰極電子銃は、リニアコライダーの偏極電子源やエネルギー回収リニアック(ERL)の高輝度大電流電子源として国内外で20年以上に渡り開発されてきたが、運転電圧は350kV以下に留まっていた。我々は独自技術を用いて世界初となる500kVの安定印加、及び500keV電子ビーム生成に成功し、その後のコンパクトERLでの安定なビーム運転に貢献した。この電子銃には3つの主要開発技術がある。(1)光陰極には、偏極電子源開発に用いられてきた不電子親和力(NEA)表面を持つガリウムヒ素を選定した。(2)セラミック管については、独自のガードリング付分割型セラミック管を開発し、サポートロッドからの電界放出電子がセラミック管表面を直接叩かない構造とした。セラミック管表面のチャージアップによる放電や穴の開く事故を防ぎ、サポートロッド有の状態で500kVの安定印加に世界で初めて成功した。(3)ビーム生成用加速電極のインストール後、電圧印加中に電極の高電界部から暗電流が突然発生する未知の問題に悩まされた。陽極効果に着目し、加速ギャップ周囲への非蒸発型ゲッターポンプの配置とギャップ長の最適化により問題を解決した。
高橋 博樹; 成田 隆宏; 西山 幸一; 宇佐美 潤紀; 榊 泰直; 春日井 敦; 小島 敏行*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.799 - 802, 2014/10
IFMIF/EVEDA加速器の制御システムは、CCS(Central Control System), LAN(Local Area Network) PPS(Personnel Protection System), MPS(Machine Protection System), TS(Timing System), LCS(Local Control System)の6サブシステムで構成されており、日本の実施機関である原子力機構はCCS, LAN, PPS, MPSおよびTSの5システムの設計・開発を進めてきた。そして特にハードワイヤで機器と接続されるPPS, MPS, TSにおいては、テストベンチを開発し、欧州において入射器との接続試験を実施し、その性能・機能の確認を行ってきた。現在、日本で実施される加速器のコミッショニング試験の最初として、入射器の据付および調整運転が進められており、制御系においては欧州でのテストベンチの試験結果をもとに、調整試験後に行われる入射器コミッショニング試験開始に向け、制御系各システムの開発、整備を進めている。本件では、PPSの入射器コミッショニング試験に特化した追加機能および各システムの開発、整備状況を報告する。
柏木 啓次; 宮脇 信正; 倉島 俊; 奥村 進
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1186 - 1188, 2014/10
高崎量子応用研究所では、AVFサイクロトロンのビーム透過率を最大にするための入射調整のツールとして、入射ビームのエミッタンスとサイクロトロンのアクセプタンスを計測する装置を開発している。アクセプタンスは、ビームを位相平面上の微小な領域に区切ってサイクロトロンに入射し、引出部直前の電流モニターで検出することで測定される。この微小なビームは、2組のスリットによって入射ビームの位置と角度範囲を制限して形成される。しかし、入射ビームのエミッタンスはアクセプタンス全体の領域をカバーしていないため、これまで計測されたアクセプタンス領域はその一部のみであった。そこで、アクセプタンス全体を計測するため、ビームのエミッタンスを実効的に拡大して計測範囲を広げる方法を開発した。本方法ではソレノイドレンズによってビームを位相平面上の位置方向に広げ、ステアリング電磁石によってそのビームを角度方向に走査することによりエミッタンスを実効的に広げる。様々な形状のエミッタンスに対して最適な走査を行うために、ステアリング電磁石のビーム偏向角は、それぞれ実測したエミッタンス形状を基に算出する方法を採用した。本方法の実証試験の結果、エミッタンスを実効的に12倍に拡大し、全アクセプタンスを測ることに成功した。
沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 岩下 芳久*; 藤澤 博*; 頓宮 拓*; 久保 毅幸*; 佐伯 学行*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.618 - 620, 2014/10
スポーク空洞は、空洞間隔を短くできることや、マイクロフォニックスによる空洞周波数の変動も小さいこと、セル間のカップリングが強く電界分布調整が容易なことなどERL加速器として用いる場合に利点が大きい。光・量子融合連携研究開発プログラム「小型加速器による小型高輝度X線源とイメージング基盤技術開発」における小型加速器の候補として4Kで高電界加速運転可能な325MHz超伝導スポーク空洞の開発を進めている。これまで行ってきた空洞形状の最適化結果をもとに、空洞製作工程の検討を行っている。スポーク部分は形状が複雑であり、スプリングバック等による成型誤差等を考慮しながら金型設計を進めており、それらを含めスポーク空洞開発の現状について報告する。
羽島 良一; Ferdows, M.*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.432 - 435, 2014/10
レーザーコンプトン散乱線による核物質の非破壊検知では220MeVの電子ビームが必要である。本発表では、220MeVの電子ビーム加速が可能なレーストラックマイクロトロンを加速器設計コードGPTを用いて行った結果を述べる。
神藤 勝啓; 市川 雅浩; 高橋 康之*; 久保 隆司*; 堤 和昌; 菊地 孝行; 春日井 敦; 杉本 昌義; Gobin, R.*; Girardot, P.*; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1009 - 1012, 2014/10
加速器駆動型中性子源を用いた核融合炉材料開発施設である国際核融合炉材料照射施設(IFMIF)の工学実証のための原型加速器の開発が進められている。この加速器は入射器、RFQ及び超伝導リナックで構成された重陽子線形加速器であり、9MeV/125mAの連続ビーム生成を目指している。入射器はフランス原子力庁サクレー研究所(CEA Saclay)で2012年秋まで100keV/140mAの陽子及び重陽子の連続ビーム試験を行った。ビーム試験終了後、この入射器は青森県六ケ所村の国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)に搬送された。IFERCでIFMIF/EVEDA原型加速器として駆動するための第一段階として、2014年夏より更なる品質向上を目指した入射器のビーム試験を行うために2013年末より入射器の据付作業を開始した。本発表ではCEA Saclayでのビーム試験の結果、IFERCでの入射器の据付状況について報告する。
永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1331, 2014/10
エネルギー回収型リニアック(ERL)により生成された電子ビームを用いた高強度レーザーコンプトン散乱(LCS)線源は非破壊核種分析システム実現のカギとなる技術である。LCS-線源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、コンパクトERL(cERL)に建設している。そのLCS光源はモードロックファイバレーザー、レーザーエンハンスメント共振器から構成され、ビームラインと実験ハッチについても建設中である。LSC光源のコミッショニングは2015年2月に開始され、3月にLCS光の発生を計画している。
永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.839 - 842, 2014/10
レーザーコンプトン散乱(LCS)光源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、cERLに建設している。LCS光源の調整用のフラックスモニタとして、LCSビームライン中に設置するモニタの検討を行った。薄いシンチレータ検出器とシリコンドリフト検出器の2種類の検出器を採用し、LCSビームラインの上流部に設置する計画である。フラックスモニタを設置する位置での電子ビームの制動放射によるバックグランドの計測を行い、バックグランドは許容できる範囲であり、フラックスモニタが十分に機能する範囲であることを確認した。
野村 昌弘; 山本 昌亘; 島田 太平; 田村 文彦; 大森 千広*; 戸田 信*; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; 吉井 正人*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1037 - 1041, 2014/10
J-PARC RCS, MRの両シンクロトロンではRF空胴に金属磁性体コアを使用している。本稿では、MR用のカットコアについての議論を行う。まずはじめに現在MRで使用している金属磁性体カットコアについて簡単に説明を行い、次にカットコアの磁気特性、漏れ磁場の影響について述べた後に、アンカットコアとカットコアのRpの関係について議論を行なう。そして最後に、カットコアで高いRpを達成するためにはなにが重要であるかについて述べる。Rpは大強度陽子ビームを加速するための重要なパラメーターであり、更なる大強度の陽子ビームを加速するためにはより高いRpが必要である。本成果は、加速器を安定に運転する上で、重要な成果である
永井 良治; 沢村 勝; 西森 信行; 羽島 良一
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1016 - 1018, 2014/10
高輝度、単色の加速器技術を基盤とした光源を実現するには、電子銃の加速器表面電界の向上が必須の課題である。無塵化技術は高電界電子銃を実現する上で鍵となる技術である。そのために、我々は新しい手法の無塵化技術を提案した。本報告において、その技術の開発状況と予備試験の結果について報告する。
宮尾 智章*; 三浦 昭彦; 川根 祐輔*; 大内 伸夫
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.718 - 720, 2014/10
J-PARCリニアックのビームエネルギーは、計測したビーム位相とその飛行距離を用いたTOF(Time-of-Flight)法を用いて計算している。求めるビームエネルギーの精度は使用する位相検出系の精度に依存するため、位相検出系統に使用する機器の校正は重要である。このため、リニアックに設置されている111台の位相検出系統に関する校正を定期的に実施している。ここでは、位相検出系に設置されている位相検出回路の校正を、正確かつより簡便に実施するための方法としてIQモジュレータを用いた校正方法を採用した。本発表では、J-PARCリニアックの位相検出系統、測定されたビーム位相からのエネルギーの算出方法、この系統に使用している各機器の校正・オフセット量の測定方法などについて説明するとともに、新たに導入したIQモジュレータを使用した位相検出器の校正原理等について説明する。
川根 祐輔*; 三浦 昭彦; 宮尾 智章*; 平野 耕一郎; 杉村 高志*; 加藤 裕子; 澤邊 祐希; 福田 真平; 大内 伸夫
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1288 - 1291, 2014/10
J-PARCリニアックでは、ピークビーム電流を50mAへ増強するため、RF駆動イオン源及び50mA用RFQ(RFQIII)の開発を進めており、2014年度夏に換装する予定である。J-PARCリニアック棟に設置したテストスタンドにおいて当該イオン源及びRFQの性能確認試験を実施した。一方、RFQとDTL間のビーム輸送系に関しては、50mA用チョッパ空洞及びスクレーパの開発を進めている。スクレーパ保護のため、スクレーパの温度の上限の監視、照射するビームの粒子数の総量に対するインターロックが必要となる。また、チョッパ空洞の動作監視のため、チョッパ空洞前後のビーム透過率を計測するモニタ及びインターロックを導入する予定である。テストスタンドにおいてスクレーパのビーム照射試験を実施するにあたり、これらのモニタ、インターロックシステムを構築し、動作確認を行った。本発表では、ビーム電流増強用の新しいビームライン用に構築したインターロックシステムについて紹介し、テストスタンドにて使用した結果について報告する。
山本 風海; 川瀬 雅人; 岩間 悠平; 福田 真平; 加藤 裕子; 大内 伸夫; 明午 伸一郎; 大井 元貴; 上窪田 紀彦*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.771 - 774, 2014/10
J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)では、2013年5月に50GeVメインリング(Main Ring, MR)で異常なビーム出力が発生し、ハドロン実験用の放射化した金ターゲットが昇華、施設外へ漏えいするという事故が発生した。この事故を受け、J-PARCの全施設で放射線漏えいの危険性を未然に検知、防ぐため機器異常状態の監視システムを増強した。J-PARC 3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron, RCS)では、物質生命科学実験施設(Material and Life science Facility, MLF)水銀ターゲットへの出射ビームの状態異常やトンネル内ガスの放射能濃度を常時監視し検知する、ダンプ温度をインターロックに組み込みダンプ溶解を早期に発見する、リニアックからのビーム電流が設計値を超えた際に即座にビームを停止する、等の改造を行った。本発表ではその詳細について述べる。
植野 智晶; 高柳 智弘; 堀野 光喜; 林 直樹; 金正 倫計
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1135 - 1138, 2014/10
J-PARC RCSでは、2014年1月から、LINACからの400MeV入射エネルギーによるビーム試験及び運用を開始した。入射用水平ペイントバンプ電源は、400MeVビーム入射用に増強改造したため、電流値で約1.6倍、電圧で2倍の出力が可能になり、水平ペイントバンプ電源1では、最大で29kA/1.2kVの大電流・高電圧が出力可能な電源として運用を開始した。しかし、新水平シフトバンプ電源がトラブルにより所定の波形形状で出力できない問題が発生したため、RCSで横方向のペインティング入射を行う際には、当初の設計で想定していた水平ペイントバンプ電源の励磁波形とは異なる出力波形での対応が求められた。水平ペイントバンプ電源は、IGBTアセンブリを用いたチョッパ回路方式で構成されており、合成周波数648kHzでのスイッチングで、台形波形や減衰関数波形を任意に設定して出力することが可能である。本報告では、水平ペイントバンプ電源の増強内容及び任意の出力波形形成の内容について報告する。
堀野 光喜; 高柳 智弘; 植野 智晶; 林 直樹; 金正 倫計; 入江 吉郎*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1143 - 1147, 2014/10
J-PARC RCSでは、LINACの400MeVビームエネギーへのアップグレードに合わせて、電源容量を倍増した新水平シフトバンプ電源を開発した。2013年11月に製作及び工場試験が終了し、2014年1月から、予定通りJ-PARC RCSのビーム試験を開始した。しかし、台形型の出力電流波形(バンプ波形)のフラット部分を形成するFTユニット回路の充電器の故障が頻発した。そのため、現在のユーザー利用運転では、FTユニットを使用せず、立上がり部分を形成する上下ユニットのみで運用している。そして、この影響により、上下ユニットで見込んでいた回生量が減少することになり、上下ユニット回路の充電器の運転稼働時間が増えて負担が増加した。その結果、工場試験では発生しなかった上下ユニット回路の充電器が高温となる温度異常の問題が発生した。本報告では、新水平シフトバンプ電源の現状と温度問題が発生した原因とその対策方法について報告する。
高柳 智弘; 植野 智晶; 堀野 光喜; 林 直樹; 金正 倫計; 岡部 晃大; 入江 吉郎*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1139 - 1142, 2014/10
J-PARCの3-GeV RCSでは、アップグレードしたLINACからの400-MeV加速ビームをRCSに入射するため、電源容量を倍増した新水平シフトバンプ電源を開発し製作した。新水平シフトバンプ電源は、主回路に大容量電解コンデンサーを使用し、IGBTスイッチの切り替え操作による充放電によって台形型の出力電流波形(バンプ波形)を形成する転流方式を採用した。新水平シフトバンプ電源は、J-PARC RCSで2014年1月に試験運転を開始した。しかし、バンプ波形のフラットトップ部分を形成するFTユニット用充電器のダイオードに故障が頻発したため、2014年2月からのユーザー利用運転では、FTユニットを使用せず運用を開始した。FTユニットを使用しない場合、バンプ波形のフラットトップ部分は右肩下がりになるため、水平ペイントバンプ電磁石と可変偏向電磁石を使用して、RCSへの入射と周回ビームの軌道を固定するように補正した。本報告では、新シフトバンプ電源の特性、FTユニット充電器の故障内容及びユーザー利用運転対応への現状を報告する。
千代 悦司; 川村 真人*; 佐川 隆*; 小川 真一*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1091 - 1093, 2014/10
J-PARCリニアックのクライストロン直流高圧電源は、2006年より324MHz高周波源用の電源6台が運転を開始し、現在までに35,000時間以上稼働している。また、2013年より972MHz用電源が稼働し、合計12台の高圧電源か稼働している。これまでの運転により本電源には、種々のトラブルが発生した。変調器では、絶縁離隔距離の不足で絶縁体が劣化し、油中放電が発生した。変圧整流器では、高圧ダイオードの破損や直流高電圧が安定しない事象が生じていた。電圧調整盤では、サイリスタの誤点弧により変圧器の鉄心が飽和する偏磁事象が生じた。本報告では、これら変調器や電圧調整盤、変圧整流器で発生したトラブルやその改修について報告する。
奥村 義和
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.194 - 198, 2014/10
核融合エネルギーの実現に向けた幅広いアプローチ協定のもとで、国際核融合中性子照射施設(IFMIF)の工学設計工学実証活動(EVEDA)が2007年から実施されている。工学実証における最大の課題が大電流線形加速器である。特に、空間電荷が問題となる低エネルギー側の、入射器(100keV/140mA/CW)、高周波四重極加速器(RFQ: 5MeV/125mA/CW)、そして超伝導リニアックの初段(9MeV/125mA/CW)については、実機の建設判断を下す前に工学実証を行う必要がある。そこで、入射器と超伝導リニアックはフランス原子力庁サクレー研究所(CEA Saclay)が、RFQはイタリアのINFN研究所が、そして高周波電源やビームダンプ等はスペインのシーマット研究所が、建屋や全体制御系は日本が中心となって分担し、青森県六ヶ所村に新設された国際核融合エネルギー研究センターにおいて実証試験を行うことになっている。既に、入射器は予備試験を終えてフランスから六ヶ所村に到着し据付がほぼ完了した。現状と今後の予定について報告する。
