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論文

iBNCT用線形加速器のビームコミッショニング

内藤 富士雄*; 穴見 昌三*; 池上 清*; 魚田 雅彦*; 大内 利勝*; 大西 貴博*; 大場 俊幸*; 帯名 崇*; 川村 真人*; 熊田 博明*; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1244 - 1246, 2016/11

いばらき中性子医療研究センターのホウ素中性子捕獲療法(iBNCT)システムは線形加速器で加速された8MeVの陽子をBe標的に照射し、中性子を発生させる。この線形加速器システムはイオン源, RFQ, DTL, ビーム輸送系と標的で構成されている。このシステムによる中性子の発生は2015年末に確認されているが、その後システムの安定性とビーム強度を共に高めるため多くの改修を施した。そして本格的なビームコミッショニングを2016年5月中旬から開始する。その作業の進展状況と結果を報告する。

論文

Vacuum brazing of the new RFQ for the J-PARC linac

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*

Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.521 - 523, 2010/09

J-PARCリニアックでは、新たにRFQの製作を開始した。RFQ空洞を長手方向に3分割して製作し、架台上で連結する構造としている。一つの空洞は主ベインと副ベインの2種のベインを真空ロー付け接合により製作することとした。従来はベインの接合と各種ポートの接合は2回の真空ロー付けに分けて行われていたが、本件では1度のロー付けによる製作を試みた。初号機では真空リークなどの不具合に見舞われたが、その原因は加熱時の温度不均一によるものと思われた。初号機の不具合を修復したのちに、2号機では温度制御を改善し、良好な結果が得られた。

論文

Vane machining by the ball-end-mill for the new RFQ in the J-PARC linac

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 川又 弘史*; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*

Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.518 - 520, 2010/09

J-PARCリニアックでは、新たにRFQの製作を開始した。およそ3mのRFQ空洞を長手方向に3分割して製作し、架台上で連結する構造としている。一つの空洞は主ベインと副ベインの2種のベインを真空ロー付けにより接合される。従来はベイン先端のモジュレーション部は専用切削刃物を開発して加工されていたが、コスト削減と特殊刃物の開発期間の短縮のため、現在主流のNC加工機とボールエンドミルを用いた切削加工方式を採用した。試験加工において良好な結果を確認し、ボールエンドミルによるRFQ製作を開始した。ボールエンドミルを使用したベイン精密加工結果に関して報告する。

論文

Status of the J-PARC RFQ

長谷川 和男; 小林 鉄也; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 小栗 英知; 堀 洋一郎*; 久保田 親*; 松本 浩*; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.621 - 623, 2010/05

J-PARCリニアックでは、RFQを使用してイオン源からの水素負イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックは2006年11月にビーム試験を開始し、2007年9月には後段の加速器である3GeVシンクロトロンにビーム供給を開始するなど、順調に推移してきた。2008年9月から物質・生命科学実験施設(MLF)へビーム供給試験を開始したところ、RFQのトリップ回数が増加し、空洞の設計電界強度の維持が困難になる問題が顕在化したため、その対応策として、真空系や診断系の増強などを行った。定期的なコンディショニングを行い、2009年6月には3GeVシンクロトロンからMLFへの20kWの共用運転、11月には120kWの共用、300kWで1時間の供給試験に成功するなど、RFQの性能は着実に回復してきた。ここでは、こうしたJ-PARC RFQの状況と改善について述べる。

論文

Fabrication of the new RFQ for the J-PARC linac

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.783 - 785, 2010/05

J-PARCリニアックにおいては、イオン源からの50keVの水素負イオンビームを3MeVまで加速するために、運転周波数324MHz,4ベイン型で長さおよそ3.1mの高周波四重極線形加速器(Radio-Frequency Quadrupole Linac、以下RFQ)が使用され、後に続くDTL加速器にビームを供給している。2008年末にRFQの運転安定度が数か月低下する問題が発生したため、ビームの安定供給を目的として、新たに交換用RFQの製作に着手した。RFQにおける出力ビーム特性は現行RFQと同一とすることで立ち上げ調整期間の短縮を目指すとともに、工学設計は一部見直して、運転の安定性向上を試みている。そのため、ベインと呼ばれる空洞電極表面の加工方法及び表面処理方法については注意深く検討して放電が起こりにくい電極の製作を目指した。また、真空ロウ付け技術による電極接合を採用した。本発表では、新RFQの設計詳細とともに製作進捗状況を報告する。

論文

J-PARCリニアックにおけるRFQ工学設計

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1047 - 1049, 2010/03

J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックでは2006年11月にビーム調整運転を開始し、2007年9月には後段の加速器であるRCSにビーム供給を開始した。2008年秋の運転中、RFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。この事態を受けて、バックアップRFQの製作に着手している。バックアップ機の製作において、ユーザーへのビーム供用が開始されたJ-PARCでの運転を念頭に置き、空洞の安定性に主眼を置いた設計方針を基本としている。本発表では、安定性向上のための工学設計に関する試験結果及び設計進捗状況について報告する。

論文

J-PARCリニアックにおけるRFQ高周波設計

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1050 - 1052, 2010/03

J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。2009年6月より本格的にJ-PARCにおけるビーム供用が開始された。2008年秋の運転中、RFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。そこで、現在使用しているRFQのバックアップ機として、RFQを新規に製作することとした。本発表では、3次元電磁界シミュレーションを用いたRFQにおける高周波設計検討結果について報告する。

論文

J-PARCにおけるRFQの現状

長谷川 和男; 森下 卓俊; 近藤 恭弘; 小栗 英知; 小林 鉄也; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 川又 弘史*; 堀 洋一郎*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.693 - 695, 2010/03

J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックは2006年11月にビーム試験を開始し、2007年9月には後段の加速器である3GeVシンクロトロンにビーム供給を開始するなど、順調に推移してきたが、2008年秋の運転からRFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。これを受けて、継続したコンディショニングによる状態の回復を試みると同時に、RF制御の改善,真空ポンプ増強,イオン源運転パラメータの変更などの改善に努め、ビーム運転を継続するまでに回復した。本発表では、こうしたJ-PARC-RFQの状況と改善点について報告する。

報告書

高速炉燃料リサイクル試験(13) 第8回ホット試験

大内 仁; 算用子 裕孝*; 鹿志村 卓男*; 岸本 洋一郎; 河田 東海夫*; 堀江 水明; 葉賀 徹*; 大西 清孝*

PNC-TN8410 87-011, 253 Pages, 1987/01

PNC-TN8410-87-011.pdf:5.38MB

高速炉使用済燃料の溶解性及び抽出等に関する基礎データを取得する。 本報告書は,高レベル放射性物質研究施設(CPF)のA系列において実施した第8回ホット試験の結果をまとめたものである。 試験には,燃焼度31,700MWD法T,冷却日数約1.1年の常陽MK-2燃料ピン3本を用いて実施した。試験の結果,下記の知見が得られた。 1)各工程における85Krの放出率は,それぞれ剪断時に40$$sim$$46%,溶解時に43%,小型溶解時に2%であり,合計で85%$$sim$$91%であった(ORIGEN値比較)。 2)バスケット充填での溶解率は,初期硝酸濃度3.5M,温度97$$^{circ}C$$,加熱時間約10時間の条件下で94%であった。 3)剪断片1ヶの溶解試験では,初期硝酸濃度3.5M,温度約90$$^{circ}C$$の条件下で約6.5時間で全量溶解した。 4)小型パルスカラムを用いた有機相連続抽出試験では,以下に示す結果を得た。 1高飽和度(55%)領域でのDFは80,また相当理論段高(HETS)はUに対して60cm/段,Puに対しては80cm/段であった。 2低飽和度(1.8%)領域でのDFは20,また相当理論段高(HETS)はUに対して130cm/段,Puに対しては140cm/段であった。

報告書

高速炉燃料リサイクル試験(14) 第9回ホット試験

大内 仁; 算用子 裕孝*; 鹿志村 卓男*; 岸本 洋一郎; 河田 東海夫*; 堀江 水明; 田中 幸一*; 大西 清孝*

PNC-TN8410 87-012, 1 Pages, 1986/12

PNC-TN8410-87-012.pdf:1.58MB

本報告書は,高レベル放射性物質研究施設(CPF)のA系列において中燃焼度燃料溶解性に主眼を置いて実施した第9回ホット試験の結果をとりまとめたものである。 今回は,英国ドンレイ炉で,平均52,600MWD法T照射後約13.1年冷却した燃料ピン2本相当を対象とし再処理試験を実施した。 溶解は初期硝酸濃度3.5M,沸点にて10時間保持という条件で行い,溶解性が「常陽」MK-1炉心燃料(40,100MWD法T)と同等であることを確認した。抽出はミキサ・セトラを用い回収されたプロダクト液をマイクロ波により酸化物に転換した。

口頭

J-PARC加速器に用いる各種真空チャンバーのガス放出測定

齊藤 芳男*; 佐藤 吉博*; 嶋本 眞幸*; 久保 富夫*; 魚田 雅彦*; 堀 洋一郎*; 金正 倫計; 壁谷 善三郎*

no journal, , 

J-PARCのような大強度陽子加速器ではビームロスによる残留放射能が大きく、真空系の保守は作業者の被爆を極力低減するよう考慮しなければならない。保守作業そのものを少なくするためには、まず、型を超高真空とし部品の劣化を極小化する必要がある。また、被爆の機会を増加させるベーキングも避けなければならない。したがって、この加速器の真空系に用いる材料は、あらかじめ表面を不動態化処理してガス放出を低減したものを用いる必要がある。銅,ステンレス,チタン,アルミナセラミックス、等の放出ガス速度を測定した。結果、不動態化したチタンはガス放出速度が低いことがわかった。

口頭

FBR円滑導入のための柔軟な燃料サイクルに関する研究開発,19; ウラン分別技術の評価

深澤 哲生*; 星野 国義*; 塙 隆雄*; 及川 英紀*; 赤堀 光雄; 高野 公秀; 佐藤 正知*; 島津 洋一郎*

no journal, , 

軽水炉から高速炉への移行期における柔軟な燃料サイクルシステムを開発中であり、本システムの枢要技術であるウラン分別法について、湿式法(10種類)及び乾式法(3種類)の各技術を比較評価し、選定した。評価の観点は、ウラン分別行程の順番,使用媒体数,分別ウラン純度,分別ウラン形態,ウラン分別後残渣形態とした。湿式法からは、分別ウラン純度は低いが精製行程を付加することで高純度化可能であり、FaCTでも開発が進められている先進湿式法(晶析法)を選定した。乾式法からは、分別ウラン形態が六フッ化ウランで再濃縮に適しているフッ化物揮発法を選定した。

口頭

Reliability of Japan Proton Accelerator Research Complex

山本 風海; 長谷川 和男; 金正 倫計; 小栗 英知; 林 直樹; 山崎 良雄; 菊池 一夫; 内藤 富士雄*; 小関 忠*; 山本 昇*; et al.

no journal, , 

J-PARC加速器および実験施設は中性子や中間子、ニュートリノなど多くの種類の素粒子による科学実験を目的に建設された。加速器はリニアック、3GeVシンクロトロン(RCS)、主リング(MR)の3つからなり、RCSは物質生命科学実験施設およびMRに同時にビームを供給し、MRはハドロン実験もしくはニュートリノ実験のどちらかを選択し運転を行っている。2008年12月に中性子実験の利用が開始されて以降、実験ユーザーのための連続運転が続けられてきたが、これまで様々な事象によるビーム停止を経験してきた。特にJ-PARCのような大強度の加速器では、ターゲットに与える負荷が大きく、運転中に多量の放射線が発生するのみならず、機器の放射化も非常に大きなものとなる。このため、ほんの小さな故障からでも放射性物質の漏えいという大きな事故につながる可能性があるため、過去のどんな加速器よりも安全に注意して運転しなければ安定で持続的な運転を継続することはできない。本発表では、これまでに得られた上記のような知見を報告する。

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