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論文

Operational experience of CW SRF injector and main linac cryomodules at the Compact ERL

阪井 寛志*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 近藤 良也*; 道園 真一郎*; 三浦 孝子*; Qiu, F.*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; et al.

Proceedings of 56th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL 2015) (Internet), p.63 - 66, 2015/12

コンパクトERLとして入射器および主加速器モジュールの開発を行った。入射器モジュールは3台の2セル空洞で、主加速器モジュールは2台の9セル空洞で構成されている。建設後、20MeVのエネルギーで80$$mu$$A以上の電流でエネルギー回収に成功した。入射器、主加速器とも安定に運転されているが、主加速器については電界放出が、入射器についてはHOMカップラーの発熱が問題となっている。コンパクトERLの2台のクライオモジュールの長時間ビーム運転中の性能について発表する。

論文

超伝導加速器用C形導波管型HOMカップラーの高周波特性

沢村 勝; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*; 古屋 貴章*; 江並 和宏*; 江木 昌人*

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.579 - 582, 2015/09

超伝導加速器を用いたエネルギー回収型リニアック(ERL)では、高調波(HOM)対策が重要である。HOMカップラーは大電力の場合に内軸での発熱が問題となっている。そこで新たにC形導波管を考案した。このC形導波管は導波管を丸めることにより同軸管のような構造をしているが、内軸と外軸が仕切板で結合しているため、内軸を効率よく冷却することができる。このC形導波管を用いたHOMカップラーモデルの測定を行っているので、その結果を報告する。

論文

ヘリウムプロセスを用いたERL主加速超伝導空洞の性能回復試験

篠江 憲治*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 江並 和宏*; 沢村 勝; 江木 昌人*; 古屋 貴章*

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.548 - 552, 2015/09

エネルギー回収型リニアックで要求される性能を持つ超伝導加速器を製作したとき、縦測定では性能を満たしてもモジュール化しビームラインに組み込むと性能が劣化するということが起こる。そのような空洞の性能回復の手段としてヘリウムプロセスが有効であるとの報告がある。そこで我々の空洞についてヘリウムプロセスが可能かどうかを検証するために、モデル空洞を用いてヘリウムプロセスを行った。その結果、空洞性能回復が見られ、いくつかのエミッタを取り除くことができた。

論文

CERL主加速器クライオモジュール運転の現状; 大電流ビーム運転時における空洞内の現象理解に向けて

沼田 直人*; 浅川 智幸*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 江並 和宏*; 江木 昌人*; 坂中 章悟*; 道園 真一郎*; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.566 - 570, 2015/09

将来の大規模ERL型加速器実現のために、試験加速器であるコンパクトERL(cERL)が建設された。2013年度よりビームコミッショニングを行っており、2014年2月にはビームが周回するようになった。現在は目標のビーム性能を実証するための調整運転を行っている。cERLでは大電流かつ低エミッタンスのビームを高加速勾配の超伝導空洞で安定にエネルギー回収運転できるかの実証を目的としている。主加速器クライオモジュールの性能評価試験結果及びcERL運転時においてのモジュール内の現象を報告する。

論文

Improvement of the position monitor using white light interferometer for measuring precise movement of compact ERL superconducting cavities in cryomodule

阪井 寛志*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; Cenni, E.*; 青戸 智浩*; 林 恭平*; et al.

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.1787 - 1789, 2014/07

リニアコラーダーやERL、X-FELのような将来光源において超伝導空洞のアライメントは重要な項目の一つである。液体ヘリウム温度まで冷却するとき空洞の変位をより正確に測定するため、測定ターゲットと参照点との間の光の干渉を用いる位置モニターを新たに開発した。このモニターをコンパクトERLの主空洞に適用し、2K冷却における変位を10$$mu$$mの分解能で測定することに成功した。

論文

Mechanical vibration search of compact ERL main linac superconducting cavities in cryomodule

佐藤 昌人*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 道園 真一郎*; 三浦 孝子*; Qiu, F.*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; et al.

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.2531 - 2533, 2014/07

ERLの主空洞においては、入力電力が減らせるため高いQ値での運転が望ましい。このような運転においては高周波の振幅、位相を安定させるためにマイクロフォニックスを抑えることが重要である。マイクロフォニックスの原因の1つが機械振動であり、これにより共振周波数が変化する。空洞、モジュールや床などの振動を調べ、コンパクトERLの運転データと比較を行った。

論文

Performance evaluation of ERL main linac tuner

江並 和宏*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 道園 真一郎*; 三浦 孝子*; Qiu, F.*; 荒川 大*; et al.

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.2534 - 2536, 2014/07

コンパクトERLの主加速器で採用したスライドジャックチューナの性能評価を行った。チューナーは空洞を引っ張ることで周波数を調整している。チューナとしてピエゾとスライドジャックの2つのチューナを用いた。スライドジャックチューナは大きな可変範囲を粗く動かし、ピエゾチューナは速く、細かく動かすことができる。これらのチューナの運転性能を試験した。

論文

Operation status of compact ERL main linac cryomodule

梅森 健成*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 道園 真一郎*; 三浦 孝子*; Qiu, F.*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; et al.

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.2537 - 2539, 2014/07

コンパクトERLのための主加速器モジュールの開発を行っている。このモジュールには9セルLバンド超伝導加速器が2台納められている。ERL周回軌道の建設後、ビーム運転を始めた。電子ビームを主空洞通過後、ビーム調整によりエネルギー回収に成功した。主加速器空洞はERL運転中十分安定であるが、長時間運転ではフィールドエミッションが問題となっている。

論文

cERL主空洞冷却モジュールにおける冷却時の空洞位置変位測定

篠江 憲治*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 江並 和宏*; 佐藤 昌史*; 古屋 貴章*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.950 - 952, 2014/06

高エネルギー加速器研究機構ではERL開発棟でコンパクトERLの建設が進められている。2012年には、2台の9セルキャビティを納めた、主加速部冷凍機モジュールが組み立てられ主加速部モジュールのハイパワー試験が行われた。ここでは、モジュール組み立ての際、キャビティの中心位置を計測するため、光学式ターゲットをキャビティ治具に取り付け、冷却していく過程でのキャビティの中心位置の変化や冷却状態での中心位置を、テーラーホブソン社のアライメントテレスコープを用いて計測を行ったのでその結果について報告する。

論文

cERL主空洞の機械的振動測定

佐藤 昌史*; 梅森 健成*; 江並 和宏*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*; 古屋 貴章*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.973 - 976, 2014/06

加速空洞は内部の幾何学的形状によりRF共振周波数が定まるが、超伝導加速空洞のQ値は高く、機械振動が加わり内部形状が変化すると共振周波数が変化し、RF運転が不安定になることがある。cERL建設作業と並行して、9セル超伝導加速空洞の機械的振動モードを調査した。

論文

Compact ERL主加速部超伝導空洞クライオモジュールハイパワー試験

阪井 寛志*; 梅森 健成*; 江並 和宏*; 佐藤 昌史*; 篠江 憲治*; 古屋 貴章*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.212 - 216, 2014/06

高エネルギー加速器研究機構(KEK)のERL開発棟ではコンパクトERL(cERL)の建設が進められている。主加速器部は2012年までにcERL用の2空洞入りのクライオモジュールに必要な2台の1.3GHzの9セル超伝導空洞、2台の入力カプラー、3台のHOM吸収体、2台のメカニカルチューナーなど各コンポーネントの製作し、特に空洞の要求値である15MV/mにてQ0が1E10を超える値が測定された。これら各要素の性能評価を行った後、2012年秋まで、クライオモジュールの製作,組立を行った。2Kの冷却開始、2Kでのチューナーなどの動作確認などを行った後に、2週間でハイパワーテストを行った。2空洞とも最大電圧として16MVのCW加速電圧印加を確認したが、高電圧にて、強いフィールドエミッションが観測された。また、長期的には、13.5-14MVの加速電圧にて、両空洞ともに1時間以上の持続可能であることを確認した。本発表ではcERL主空洞クライオモジュールでのハイパワー試験での詳細な結果と今後について述べる。

論文

ERL Main Linac実機用チューナの低温特性試験

江並 和宏*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.602 - 604, 2014/06

現在、ERL(3GeVクラス)の要素技術・測定技術を獲得するため、compact ERL(35$$sim$$200MeV)の開発が進められている。その一環として、われわれは1.3GHz超伝導空 洞からなるcompact ERL Main Linacのクライオモジュール製作に向けてR&Dを進めている。本報ではその構成部品の一つであるKEKスライドジャッキチューナの 低温特性試験を行った。本チューナはスライドジャッキによるメカニカルな 粗動とピエゾによる微動により周波数チューニングする機構を持つ。特性試験用 のモデルチューナを用いて、駆動に関して基本的な要求仕様を満たしている事と 幾つかの改善点を確認した。これらの結果を元に、実機用チューナではcompact ERLでの使用に適応した装置改善を行った。実機用チューナの基本特 性試験及びモジュールに組み付けての低温実験を行い、目標周波数1.3GHzに チューニング可能であることを確認した。

論文

High power CW tests of cERL main-linac cryomodule

阪井 寛志*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 16th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2013) (Internet), p.855 - 859, 2014/02

コンパクトERLのための主加速器クライオモジュールが製作されている。2個の9セル空洞にHOMダンパー,入力カップラーが取り付けられている。これらを組立後、クライオモジュールの真空槽に挿入され、コンパクトERLのシールド内に設置され、冷凍機システムに接続されている。クライオモジュールは2Kまで冷却され、低電力と大電力試験が実施された。

論文

Precise measurement of superconducting cavity movement in cryomodule by the position monitor using white light interferometer

阪井 寛志*; 青戸 智浩*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝; Cenni, E.*; 林 恭平*; et al.

Proceedings of 16th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2013) (Internet), p.291 - 296, 2014/02

超伝導空洞のアライメントはリニアコライダーやERL, X-FELのような次世代光源の重要開発項目の1つである。液体ヘリウム温度まで冷却するときの空洞変位をより精密に測定するため、我々は白色干渉計を用いた位置モニターを開発した。この位置モニターは測定ターゲットと参照点との干渉を測定することにより位置を測定している。この測定においてはクライオモジュールの外側から測定することができる。このシステムをコンパクトERLの主加速器モジュールに取付け2Kまでの冷却において10ミクロンの精度で変位を測定することができた。

論文

Field emission measure during cERL main linac cryomodule high power test in KEK

Cenni, E.*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 梅森 健成*; 沢村 勝

Proceedings of 16th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2013) (Internet), p.678 - 682, 2014/02

コンパクトERLが将来の次世代ERL放射光源の重要開発項目を試験するために建設されている。主加速器空洞はモジュールに組み込まれ、大電力試験が行われた。この試験においてフィールドエミッションの測定が空洞端部に取り付けられたPINダイオードとNaIシンチレータによって測定された。この結果はシミュレーションによって解析された。

論文

Construction of main linac cryomodule for compact ERL project

梅森 健成*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.2349 - 2351, 2013/05

コンパクトERL計画の主加速器モジュールの製作を行った。このモジュールは2台の9セル空洞とHOMダンパー,入力カップラーが取り付けられている。空洞アセンブリを行った後、クライオモジュールの真空容器に取付け、放射線シールド内に設置し、冷凍機系に接続された。クライオモジュールは無事2Kまで冷却され、低電力試験及び大電力試験を行った。

論文

ERL主ライナックのためのカプラー開発; カプラ実機におけるエージング試験

篠江 憲治*; 佐藤 昌人*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 中村 典雄*; 古屋 貴章*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1026 - 1030, 2012/08

ERL主加速ライナックに用いる入力カプラの開発を行っている。カプラについては実機の製作が完了し(2台)エージングを兼ねてハイパワー試験を行った。試験の電源はクライストロンを用いて行った。試験の初期では、入力パワーにパルスでゲートをかけ、パルス幅を10マイクロ秒、繰り返し5Hzでパワーを増加させ、一度100KWまで到達させた。その後はパルス幅や繰り返しを増やすことで、入力するパワーを増やしていき、100KWまでの到達を繰り返しながらエージングを行い、最終的には40KW, CWまで到達させた。

論文

Status of main linac cryomodule development for compact ERL project

梅森 健成*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.67 - 69, 2012/07

ERLの試験施設であるコンパクトERLが日本で建設されている。主加速器においては熱設計や空洞のアライメントを考慮して、2つの9セル空洞を収めてクライオモジュールを1つ開発中である。2つの9セル空洞は既に製作され、縦測定で空洞の要求仕様を満たしていることを確認している。加速電界はフィールドエミッションがなく25MV/mに達している。入力カップラーを2台、HOMダンパーを3台スライドジャック式チューナーを2台製作中である。入力カップラーは300kWクライストロンを使って大電力試験を行う予定であり、HOMダンパーに関しては冷却試験と高周波特性の測定を行った。チューナーも室温での性能試験を行っている。クライオモジュールは2012年夏に組立予定で、冷却試験,大電力試験を行ったのち、ビーム試験を行う予定になっている。

論文

Vertical test results for ERL 9-cell cavities for compact ERL project

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.2227 - 2229, 2012/07

ERLの試験施設としてコンパクトERLが進められている。この計画の第1段階として主空洞で30MVの加速を行う。9セル空洞が2台製作され、種々の表面処理がなされた。最終の電界研磨においては低電流密度モードで行われた。2台の空洞について縦測定が行われ、加速電界は25MV/mを、Q値は20MV/mで1$$times$$10$$^{10}$$を達成した。フィールドエミッションは14と22MV/mで起こり始めた。両空洞ともERLの要求仕様を満たしている。縦測定の詳細をX線と温度測定の結果とともに発表する

論文

Field emission simulation for the KEK-ERL 9-cell superconducting cavity

Cenni, E.*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*; 佐藤 昌史*; 沢村 勝

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.295 - 297, 2012/07

ERL開発において、Lバンド超伝導加速器空洞の性能試験を行っている。空洞性能を制限するものの1つがフィールドエミッションによるパワーロスである。この現象を探るため、粒子軌道計算コードを用いて電子の軌道と空洞内面でのエネルギー損失を求めた。さまざまな状況を再現するため異なる発生場所,加速電界及び加速位相について計算を行い、フィールドエミッションの発生場所を特定しようと試みている。計算結果と測定結果を比較し、その有用性を検証する。

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