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長谷川 和男; 水本 元治; 大内 伸夫; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*
Journal of Nuclear Science and Technology, 36(5), p.451 - 458, 1999/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)原研では中性子科学研究計画を提案している。この計画はエネルギー1.5GeV、平均ビームパワーで8MWまでのパルスと連続(CW)の陽子ビームを必要とする。本論文では、この計画に用いるリニアック設計の考え方とパラメータについて述べる。初段加速部は常伝導加速構造であるRFQ,DTL,SDTLから構成され、高エネルギー加速部には超伝導構造を採用した。リニアックはパルス用とCW用の2本の入射ラインを持ち、これらは7MeVで合流する。全長は約900mでほとんど(75%以上)は超伝導部分である。エミッタンス増加の低減をねらう新しい考え方であるEquipartitioningの手法を、DTL,SDTL並びに超伝導加速部の設計に適用した。従来の定位相進みに基づく設計と比較し、縦方向エミッタンス増加を抑えることに特に有効であることを示した。
長谷川 和男; 小栗 英知; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*; 水本 元治; Jameson, R. A.*
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.71 - 73, 1998/11
原研では、中性子科学研究のためにエネルギー1.5GeV、平均ビームパワー8MWの大強度陽子加速器を提案している。前段加速部となるRFQのパラメータは、CURLI及びRFQulkコードを用いて設計した。またPARMTEQコードと修正PARMILAコードを用いて、RFQ,DTL並びに超伝導加速部のビームダイナミックス的な評価を行った。超伝導加速部では、5セルから成る2個の空洞をダブレット収束系に配置する設計を行った。DTLと超伝導加速部には、equipartitioningの設計手法を取り入れ、エミッタンス増加の抑制をねらった。ここでは、リニアックのパラメータとビームダイナミックスの検討結果を報告する。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 千代 悦司*; 富澤 哲男; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; et al.
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.309 - 313, 1998/11
中性子科学研究用陽子加速器は加速エネルギー1.5GeVで最大ビーム出力8MWの大電流を加速する。世界に先駆けてこのような大出力ビームを加速するためには、ビームの漏れの低減、高効率化、信頼性の向上等の多くの開発課題を解決する必要がある。また、本加速器は中性子散乱などの基礎研究用としてパルス運転を、また、消滅処理などの工学試験を目的としてCW(連続)運転双方に対応可能である必要がある。これらの条件を満たすために、超伝導加速器を第一の選択として検討を進めた。本発表では、加速器技術開発の観点から、加速器の基本仕様、開発の現状と課題を示す。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; B.Fechner*; 長谷川 和男; 竹内 末広; 水本 元治; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 小野 正明*; et al.
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.77 - 79, 1998/11
原研では、中性子科学研究計画用大強度陽子加速器のための超伝導加速空胴の開発をKEKと共同で進めている。その第一段階として、
=0.5単セル空胴を2個試作し、その性能を試験した。空胴の機械加工は、プレス成形、トリム、電子ビーム溶接の工程で行った。機械加工後に、バレル研磨、電解研磨、熱処理、高圧水洗浄からなる表面処理を行い、原研テストスタンドにおいて空胴性能試験を行った。試験では、最大表面電場強度44MV/mを達成し、設計値16MV/mを大幅に上回る良好な結果を得た。また、大気圧荷重及びローレンツ力による共振周波数変化の測定も行い、計算値と一致する結果を得た。
本田 陽一郎*; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.74 - 76, 1998/11
原研では、中性子科学研究のためにエネルギー1.5GeV、平均ビームパワー8MWの大強度陽子加速器を提案している。現在、100MeVから1.5MeVまでは超伝導加速器がメインオプションとなっている。ここではセクション分割、ラティス、ライナック構成に関する概念設計を行った。その結果、セクション数8の構成が加速器長及びビームの質の点で最適であることがわかった。ラティスにはEquipartitioning条件を取り入れることにより、縦及び横方向のエミッタンスが抑制されることをシミュレーションにより確認した。また、RF及び四極電磁石の誤差を取り込んだビームシミュレーションを行うことにより、加速器に必要な精度を定量的に解析した。
本田 陽一郎*; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 草野 譲一; 壁谷 善三郎*; 水本 元治
JAERI-Tech 98-040, 77 Pages, 1998/09
原研で進めている「中性子科学研究計画」の中核となるのは、加速エネルギー1.5GeV、平均出力8MWのパルスビーム及びCWビームを出力する大強度陽子加速器である。本加速器の最大の特徴は高エネルギー部(100MeV~1.5GeV)にCWモードの運転に有利な超伝導加速器を選択することにある。本報告書は超伝導加速器に関する概念設計についてまとめたものである。超伝導加速器は8つのセクションから成る設計とした。キャビティの総数は284個、加速器長は690mとなった。ラティス設計にはEquipartitioned条件とMatched envelope equationを採用した。ビームシミュレーションの結果、rmsエミッタンスグロースは1%程度となった。RF誤差や四極電磁石誤差がある場合の加速器性能について、ビームシミュレーションを行い評価した。
赤岡 伸雄*; 千代 悦司*; 長谷川 和男; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*; 金子 広志*; 金正 倫計; 草野 譲一; 水本 元治; 椋木 健*; et al.
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), 2 Pages, 1998/09
原研では核破砕中性子源を用いた基礎研究及び消滅処理等の工学試験を目的として中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV、ビーム出力8MWの大強度陽子加速器の開発が必要とされる。現在、加速器の概念設計を進めるとともに、入射部を構成する高輝度負イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源の要素技術開発と、高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空洞について試作試験を進めている。本発表では、中性子科学研究計画の概要、大強度陽子加速器の基本構成、システム検討の結果、要素技術開発の現状を報告する。
長谷川 和男; 水本 元治; 大内 伸夫; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), 2 Pages, 1998/06
原研では、中性子科学研究のためにエネルギー1.5GeV平均ビームパワー8MWの大強度陽子加速器を提案しており、前段加速部となるRFQとDTLは常伝導空洞、高エネルギー加速部は超伝導空洞から構成される。ここでは、ビームダイナミックスの観点からの加速器設計パラメータとビームシミュレーション計算結果を報告する。設計では、パルス運転とCW運転の多様な運転モードに対しても良好なビーム特性が得られるように留意し、また、DTLと超伝導空洞部分には、equipartitioningの設計手法を取り入れ、エミッタンス増加の抑制をねらった。
赤図 伸雄*; 長谷川 和男; 本田 陽一郎*; 草野 譲一; 水本 元治; 椋木 健*; 大内 伸夫; 井上 均*; 野口 修一*; 斎藤 健治*
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.734 - 736, 1998/01
原研の中性子科学研究計画用の大強度陽子加速器実現のために、その基幹部分となる超伝導方式の陽子リニアックの開発を進めて来た。本報告はKEK(高エネルギー加速器研究機構)の超伝導加速器グループと共同研究で開発して来た=0.5のエネルギー領域の超伝導単セル空胴についての設計・製作・測定・評価について報告する。超伝導単セル空胴は共振周波600MHzの高純度ニオブ機から製作された楕円空胴であり、空胴内壁の表面処理として(1)プラスチックチップを用いた機械研磨、(2)電解研磨、(3)真空加熱炉による水素脱ガス、(4)超純水高圧洗浄のプロセスを経て、液体ヘリウム環境のクライオスタット内で、加速高周波特性を測定した。環境温度2K(超流動ヘリウム温度)で、表面最大電解強度44MV/mの世界最高値が得られた。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; 小野 正明*; et al.
Development of Large Scale Superconducting Radio Frequency (SRF) Technologies, p.50 - 55, 1998/00
原研では、大強度陽子加速器により駆動される強力核破砕中性子源を核とした中性子科学研究計画を提案している。リニアックの加速エネルギー及び最大平均ビーム電流は、それぞれ1.5GeV、5.3mAであり、0.1GeV以上の高エネルギー領域では超伝導加速器の採用を計画している。このため、超伝導陽子リニアックの設計開発をKEKと共同で進めている。ここで、超伝導空胴は陽子の速度に合わせるため8個のセクションに分割される。空胴の設計においては、RF及び構造解析を行った。また、空胴の開発では、テストスタンドを整備するとともに、=0.5単セル空胴を2台試作し、性能試験を行った。結果は良好で、最大表面電界44MV/m及びQ値3
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を達成した。これらの値は、設計パラメータを十分に満足するものである。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.
Proc. of Int. Symp. on Environment-conscious Innovative Mater. Processing with Advanced Energy Sources, p.71 - 78, 1998/00
原研では大強度陽子加速器を中核として、核破砕中性子源を多角的に利用したさまざまな研究施設を有する中性子科学研究計画を提案している。提案されている加速器は超伝導リニアックを主体とした線形加速器と蓄積リングからなり、粒子のエネルギーは1.5GeV、ビーム出力は8MWである。この加速器は、基礎研究用にはパルス運転を、放射性廃棄物の消滅処理等の工学試験用にはCW(連続)運転を想定して開発を進めている。本発表では、計画の概要と加速器開発の現状を報告する。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 千代 悦司*; 富澤 哲男; 戸内 豊*; 池上 雅紀*; et al.
Proc. of XIX Int. Linac Conf. (LINAC98), 1, p.349 - 353, 1998/00
原研では大強度陽子加速器を中核としてさまざまな研究施設を有する中性子科学研究計画を提案している。加速器のエネルギーは1.5GeV、出力は8MWで、基礎研究用にはパルス運転を、消滅処理研究用にはCW(連続)運転を想定して加速器の開発を進めている。100MeVから1.5MeVまでの高エネルギー加速部での加速構造として超伝導リニアックを選択した。低エネルギー加速部では、イオン源、RFQによりエネルギー2MeV、ピーク電流80mA、10%デューティーの運転条件を達成し、DTLでは20%デューティーでのハイパワー試験を行った。また超伝導空胴の開発のためにテストスタンドを完成し、=0.5(陽子エネルギー145MeV領域)の空胴を試作し44MV/m@2Kの最高表面電界を達成した。
千代 悦司*; 本田 陽一郎*; 大内 伸夫; 戸内 豊*; 長谷川 和男; 草野 譲一; 水本 元治
Proc. of XIX Int. Linac Conf. (LINAC98), 2, p.923 - 925, 1998/00
原研では中性子科学研究計画(NSP)を提案しており大強度陽子加速器の概念設計が行われている。NSP用加速器は、RFQ,DTL及び超伝導加速器からなり、連続運転とパルス運転がなされる。超伝導加速器は水素イオンビームを0.1GeVから1.5GeVまで加速し、加速器の空胴形状は、ビーム速度の違いから幾つかのセクションに分割される。セクションを8分割とするとエミッタンスグロースが抑制され、かつ加速器長が短く抑えられる。空胴のパラメータは、4空胴ごとに等量のRF電力となり、その内1空胴の最大表面電界が16MV/mとなるよう決定される。ピークビーム電流30mAのパルス運転において最大140kWのRF電力が高端空胴で必要となり、一方、5.33mAの連続運転では41kWのRF電力が必要となる。全RF電力は、パルス運転と連続運転とでそれぞれ25MWと7.5MW必要となる。
長谷川 和男; 水本 元治; 草野 譲一; 富澤 哲男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 赤岡 伸雄*; et al.
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.19 - 21, 1998/00
中性子科学研究計画に使用する大強度陽子加速器(エネルギー1.5GeV、平均ビームパワー8MW)の開発を進めている。30~50mAの比較的高電流を加速するパルス運転と、10mA以下の低電流のCW運転モードを両立するために、それぞれの入射器を独立に最適化設計し、7MeVのエネルギー部分で合流する構成とした。このシステム設計に基づき、各加速器要素のビームダイナミックスや工学的な設計検討を進めている。また、負水素イオン源を試作し基本的な特性の取得を開始するとともに、RFQやDTLのCWハイパワー試験、超伝導加速空胴の試作試験を行っており、その開発の現状について報告する。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 椋木 健*; 伊野 浩史*; et al.
Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.130 - 132, 1997/00
原研では核破砕中性子源を用いた基礎科学の推進や消滅処理の工学的研究を目的として中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV、加速電流値最大5.33mAの大強度リニアックと5MWクラスの蓄積リングの開発が必要とされる。現在、加速器の入射部(高輝度負イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源等)と、高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空胴の開発を進めている。本発表では中性子科学計画の概要を紹介すると共に、加速器技術開発の成果と加速器の基本構成、システム検討等の結果を報告する。
本田 陽一郎*; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治
Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.314 - 316, 1997/00
「中性子科学研究計画」では、エネルギー100~1500MeVの超伝導陽子リニアックの適用が検討されている。本報告では、ビーム軌道計算コードを使用した概念設計検討について報告する。この加速器はある一定エネルギー区間を同じ形状の空洞で加速することを前提にしており、同じ空洞を適用するエネルギー区分、適用する空洞長、エネルギーゲインの分配、加速器長の積算、RF壁ロスの見積収束系の構成について検討を行った。ビームシミュレーションによる評価を行うとともに、今後の課題をまとめる。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; B.Fechner*; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; et al.
Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.12 - 21, 1997/00
原研では、中性子科学研究計画用の大強度陽子加速器の開発を行っており、高エネルギー部の超伝導加速器の検討及び技術開発をKEKと共同で進めている。その一環として、超伝導加速器システムの概念検討、加速空胴の設計検討、及びモデル空胴の試作・試験を行った。概念検討においては、全体を8セクションに分割し、加速器長、加速モジュールの個数、運転コスト、ビームダイナミックスの評価を行った。加速空胴の設計検討においては、加速モード及び高次モードにおける電磁場解析を行うとともに、空胴の静的・動的な機械的強度の検討を行った。さらに、単セルモデル空胴の試作・試験を行い、良好な結果を得た。このことから、陽子加速器用超伝導空胴の実現性が実証された。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 椋木 健*; 伊野 浩史*; et al.
Proc. of Int. Conf. on Future Nuclear Systems (Global'97), 2, p.1402 - 1407, 1997/00
原研では核破砕中性子源を用いた消滅処理の工学的研究や、基礎科学の推進を目的として中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV、加速電流値最大5.33mAの大強度陽子加速器の開発が必要とされる。現在、加速器の入射部を構成する、高輝度負イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源等の要素技術開発を実施すると共に、高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空胴についての単セル空胴の試作試験を進めている。超伝導空胴試験では陽子用の超伝導空胴としては世界的にも優れた性能を達成した。本発表ではこれらの技術開発の成果と加速器の基本構成、システム検討等の結果を報告する。
金正 倫計; 水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 戸内 豊*; 椋木 健*; 伊野 浩史*; 本田 陽一郎*; et al.
Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technol., p.85 - 90, 1997/00
原研では核破砕中性子を用いた基礎科学研究の推進と、原子力分野への新たな応用を目的として、中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV電流値数mAの大強度陽子加速器と、ビームパワー出力数MWが可能な陽子蓄積リングの開発が必要とされる。現在加速器のビーム入射部を構成する正及び負の高輝度水素イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源などの要素技術開発を実施し、加速エネルギー2MeVのビーム試験に成功している。高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空胴については、電磁場及び構造強度解析を進め、単セル空胴の試験を実施している。また、陽子蓄積リングについての概念検討も昨年度から開始した。本発表ではこれらの進捗状況について報告を行う。
