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論文

Operation status of the J-PARC ion source

小栗 英知; 大越 清紀; 池上 清*; 山崎 宰春; 高木 昭*; 小泉 勲; 上野 彰

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.011009_1 - 011009_6, 2015/09

A cesium-free negative hydrogen ion source driven with a LaB6 filament is being operated for J-PARC. The ion source has been providing a beam for approximately eight years without any serious troubles. The source plasma is produced by an arc discharge and confined by a multi-cusp magnetic field produced by permanent magnets surrounding the chamber wall. The ion source has been operated in two different modes such as low current mode of 19 mA and high current mode of 32 mA. Continuous operation for about six weeks and about one week was achieved in low and high current mode, respectively. After the operation, we replace the filament by a brand-new one to prevent the filament from failing during the operation. The required time for the replacement including the filament degassing process, the vacuuming and the conditioning operation is about 15 hours.

論文

Beam test of a new radio frequency quadrupole linac for the Japan Proton Accelerator Research Complex

近藤 恭弘; 森下 卓俊; 山崎 宰春; 堀 利彦; 澤邊 祐希; 千代 悦司; 福田 真平; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 菊澤 信宏; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 17(12), p.120101_1 - 120101_8, 2014/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:54.9(Physics, Nuclear)

J-PARCのビーム電流増強用の新しいRFQ(RFQ III)のビーム試験を行った。まず、RFQ IIIのコンディショニングが行われ、20時間のコンディショニング後に、400kW、デューティーファクター1.5%の非常に安定なRF入力を達成した。次に、加速器トンネルに設置する前にオフラインのビームテストを行った。50mA負水素ビームの透過率、エミッタンス、エネルギー分散を測定し、シミュレーションと比較した。実験結果とシミュレーションは良い一致を示し、RFQ IIIが設計通りの性能を発揮していることが示された。

論文

J-PARCリニアックの現状

小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10

J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。

論文

J-PARCイオン源の運転状況

大越 清紀; 池上 清*; 小泉 勲; 上野 彰; 高木 昭*; 山崎 宰春; 小栗 英知

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.946 - 949, 2014/06

東日本大震災復旧後のJ-PARCイオン源は、特に大きな故障等も無く順調にビーム供給を行っている。稼働率向上のため運転サイクルを50日に延伸したが、ビーム電流はLaB$$_{6}$$フィラメントの寿命を考慮して19mAに制限していた。2013年1$$sim$$2月の利用運転では、ユーザーからビーム電流増加の要望があったため、22mAに上げて運転を行ったが、運転47日目にフィラメントが断線した。断線の約10時間前にフィラメント電流減少率の急増が観測され、これをフィラメント断線の予兆と判断してフィラメント交換のための準備を整えていたため、深夜の断線にもかかわらずフィラメント交換作業と調整運転がスムーズに進み、断線から約8時間後には利用運転を再開できた。また、4月に3GeVシンクロトロンのスタディのために約30mAでの運転を8日間連続で行い、スタディ中はイオン源調整することなく最後まで安定にビームを供給することができた。

論文

J-PARCセシウム添加高周波駆動負水素イオン源の開発状況

小泉 勲; 上野 彰; 大越 清紀; 池上 清*; 高木 昭*; 山崎 宰春; 小栗 英知

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.920 - 923, 2014/06

J-PARC第2ステージの要求を満たすイオン源としてセシウム添加高周波駆動(RF)負水素イオン源の開発を行っている。現在テスト中のRFイオン源は、J-PARC実機イオン源をベースに改良を施している。ソースプラズマは30MHz-RFを連続的に印加し、2MHz-RFをパルス的に重畳して生成している。200$$^{circ}$$C$$sim$$240$$^{circ}$$Cに加熱されたオーブン内の蒸気化されたセシウム(Cs)は、圧空バルブ開によりプラズマ生成室内に導入される。ビーム強度は、圧空バルブ開時間によるCs量の最適化、冷却板への圧空量によるPE温度、軸磁場補正用(AMFC)コイル電流による軸磁場補正等により最大化が図られる。無酸素銅製プラズマ真空容器を使用したプロトタイプイオン源で、上記の目標が達成可能であるとの実験結果を2012年報告した。2013年は、ステンレス鋼製プラズマ真空容器の実験結果を報告する。ステンレス鋼製プラズマ真空容器は軽量化を目的に採用しており、あらかじめ真空リークテスト可能なプラズマ電極から天板まで一体化されたプラズマ真空容器をイオン源に組込むことにより、稼働中のJ-PARC実機イオン源と同様、短時間での交換が可能となる。観測された両生成室間の相違点についても報告する。

論文

Dependence of beam emittance on plasma electrode temperature and rf-power, and filter-field tuning with center-gapped rod-filter magnets in J-PARC rf-driven H$$^{-}$$ ion source

上野 彰; 小泉 勲; 大越 清紀; 池上 清*; 高木 昭*; 山崎 宰春; 小栗 英知

Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02B133_1 - 02B133_5, 2014/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:62.69(Instruments & Instrumentation)

J-PARC第二ステージの要求性能である水平・垂直両方向の規格化エミッタンス1.5$$pi$$mm$$cdot$$mrad内に60mAのビーム強度、フラットトップビームデューティファクター1.25$$%$$(500$$mu$$s$$times$$25Hz)と50日以上の寿命を達成したプロトタイプ高周波駆動H$$^-$$イオン源の実験結果を、第3回負イオンシンポジウム(NIBS2012)で報告した。メンテナンス時間の短縮に必須の天板からプラズマ電極(PE)迄ユニット化したイオン源を人力でビームラインに設置可能な重量とするため、プラズマ容器の材質を無酸素銅からステンレス鋼に変更しビーム試験を行った。両イオン源の比較から、(1)ビームエミッタンスがPE温度(T$$_P$$$$_E$$)と高周波電力に依存すること、(2)中央部にギャップを設けたロッドフィルター磁石のギャップ長を変更することでフィルター磁場の微調整が可能で低高周波電力で必要ビーム強度が達成できることの2つの重要な事実が判明したので報告する。

論文

J-PARC負水素イオン源の運転状況

小栗 英知; 池上 清*; 大越 清紀; 小泉 勲; 高木 昭*; 滑川 裕矢*; 山崎 宰春; 上野 彰

Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1081 - 1083, 2013/08

東日本大震災で大きな被害を受けたJ-PARCは、震災発生から約9か月後の平成23年12月にビーム運転を再開した。イオン源の震災被害は、加速器トンネルの地下水浸水による本体表面の結露、ガラス製ビューイングーポート破損による真空リーク及び振動による真空ポンプの故障等であったが、幸い大規模な復旧作業を要するほどには至らず、10月中旬にはイオン源の試験運転を再開できた。イオン源のメンテナンス頻度を決定するのはフィラメント寿命であるが、17mAのビーム条件下で震災前に1回、震災後に2回の計3回の2か月連続運転を行い、いずれも運転期間途中でのフィラメント交換無しで運転を行うことができた。3回のうち1回は、3GeVシンクロトロンにてビーム出力400kWのデモ運転を行うために6日間の28mAビーム運転を実施したが、フィラメント寿命やビーム安定性に特に問題は発生しなかった。イオン源のメンテナンス所要時間の短縮は加速器の稼働率向上には必須であり、そのためにフィラメントのプレベーキング装置等を整備してきた。現在、メンテナンス開始から24時間後にビームを供給することを試行中であり、今までに2回実施したが特に問題なく時間内にビームを供給できた。

論文

J-PARC用セシウム添加高周波駆動負水素イオン源の開発状況

山崎 宰春; 上野 彰; 滑川 裕矢*; 大越 清紀; 池上 清*; 高木 昭*; 小泉 勲; 小栗 英知

Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.260 - 264, 2013/08

現在J-PARC次期計画用イオン源として、ビーム強度: 60mA、パルス幅: ビームフラットトップで500$$mu$$s、繰り返し: 25Hzを目標とした、セシウム添加高周波駆動(RF)負水素イオン源の開発を行っている。現在テスト中のRFイオン源は、J-PARCの実機イオン源をベースにさまざまな改良を施しており、その特徴はSNS(Spallation Neutron Source)で開発された内部RFアンテナを使用、冷却板付プラズマ電極(PE)の採用、セシウムオーブンや軸磁場補正用(AMFC)コイルの追加等である。セシウム添加条件の最適化を図り、さらにAMFCコイルとLEBTソレノイドによる軸磁場補正という新しい手法を用いた結果、現在、ビーム電流77mA、さらにRFQ入口設計値1.5$$pi$$mm$$cdot$$mrad内エミッタンスにおいて90%のビームフラクションを得ており、基本ビーム性能としてはJ-PARC次期計画の要求を十分満たす結果である。100時間を超える長時間の連続試験運転を行った結果、1日1回に4分間のセシウム添加で、RF出力40kW時に66mA以上の強度のビームを安定して引き出せることを確認した。

報告書

J-PARC 3GeVシンクロトロン棟の床補修

小泉 勲*; 菅沼 和明

JAEA-Testing 2011-002, 223 Pages, 2011/06

JAEA-Testing-2011-002.pdf:8.22MB

3GeVシンクロトロン棟は、J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)にある鉄筋コンクリート建造物の加速器施設である。2005年に完成し、2008年から本格的にビーム運転を開始している。筆者らは、ビーム運転が始まって以来、各機器の点検を行っている。2011年に入り、床のひび割れが目立つようになったため、点検表を作成し点検を行った。各階にひび割れが確認されたため、補修手順書を作成し、補修を実施した。本報告書は、3GeVシンクロトロン棟床面のひび割れ箇所点検,点検記録,手順書及び補修方法をまとめたものである。

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