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野村 昌弘; 王 元林; 山崎 良雄; 平野 耕一郎; Kato, Yuko*; Ishikawa, Takehiro*; Komata, Tomoki*; Hiyama, Toru*
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 463(1-2), p.42 - 49, 2001/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Instruments & Instrumentation)核燃料サイクル開発機構では、核変換に使用可能な大強度高デューティ電子線形加速器の開発を行っている。この加速器では加速器の効率を高めるために、進行波還流型加速管を採用している。低デューティビーム試験の結果より、入力電力と比較してバックワード及びダミーロードへの電力は小さく、スタブチューナーにより還流部内の反射波が打ち消され、位相調整期により進行波還流型加速管が共鳴状態に調整されていることが確かめられた。また、実験から求めた電場増幅率Mは計算値と一致した。高デューティRF試験では、電場増幅率Mを位相調整器の位置と温度の関数として測定した。この実験結果から、高デューティで加速器の運転を行う場合に必要な進行波還流型加速管の共鳴を保つ方法を確立した。
平野 耕一郎; 江本 隆; 王 元林; 佐藤 勇
PNC TN9410 98-068, 38 Pages, 1998/06
開発中の大電流CW電子線形加速器では、10MeVの電子線を加速するために周波数1.249135(GHz)、強度1.2(MW)、出力電力効率65%の大電力RF(Radio Frequency:高周波)を連続波(以下、「CW」と言う。)で発生させることが必要とされている。そのため、平成8年度までにCWクライストロンを製作し、最大出力1040kWを連続的に発生できるクライストロンの開発に成功した。将来的にビームエネルギーを30MeVに増強すれば、加速器を利用した試験研究の適用範囲を広げることが可能であるが、そのためには、クライストロンの出力電力を現状の約4倍に高める必要がある。本報告書では、CWモードにおける性能を損なわせることなく、パルスモード(ビーム電圧147kV、ピーク電力4.2MW、パルス幅100
sec、繰り返し50pps)で動作できるクライソトロンを開発するための評価・検討を行った。その結果、電子銃部の開発、ピーク電力4.2MWに耐える出力窓の開発及び反射体を利用した出力空洞Q・値を変化させる方法の開発を行うとともに、高周波出力試験(ビーム電圧147kV、カソード電流56.5A)において最大出力電力3.55MW、出力電力効率42%が得られた。また、この試験条件で、反射体を置いた設計位置で最大出力電力が得られ、逆行電子による出力電力の不安定現象は観測されなかった。今後は、出力効率の向上を図るため反射体を用いた出力空洞のQl値の最適化を行う予定である。
王 元林
PNC TN9410 98-017, 21 Pages, 1998/02
"動燃大電流電子リニアックの入射部試験(1)"の報告書ではビーム電流100mA、バルス幅20s、繰り返し1Hzおよびビーム電流50mA、パルス幅1ms、0.5Hz、でエネルギー3.0MeVのビーム加速について報告したが、このビーム試験は、チョッパーとプリバンチャーシステムを使わない条件で実施した。入射部試験(2)では、チョッパーとプリバンチャーシステムを使用した試験を実施し、ビーム電流100mA、パルス幅3ms、繰り返し0.1Hz、エネルギー3.0MeVで非常に整ったスペクトラムの電子ビーム加速に成功した結果について報告する。
江本 隆; 王 元林; 遠山 伸一; 野村 昌弘; 武井 早憲; 平野 耕一郎; 山崎 良雄; 大村 明子; 谷本 育律*; 谷 賢
PNC TN9410 98-010, 51 Pages, 1997/12
動力炉・核燃料開発事業団では、核種分離・消滅処理研究の一環として、大電流電子加速器を用いて高レベル放射性廃棄物中に含まれる長寿命核分裂生成物を消滅する可能性を研究している。電子加速器を用いて発生させた
線による消滅処理は、廃棄物の二次的な放射化が少ないこと、広範な加速器技術を利用できることという利点がある。以上のことを念頭に置いて、将来の消滅処理システムで必要となる加速器の大電流化技術を開発することを目的として、当面の目標をエネルギー10MeV、最大電流100mA、パルス幅4ms、繰り返し50Hzに設定し大電流電子線形加速器の開発を推進している。大電流電子線形加速器の前段部分となる、入射部の試験では、進行波加速管にビーム電流100mAのビーム負荷を加えることができた。またパルス幅が3msという長い電子ビームを安定に加速することに成功した。平成9年3月に、残りの設備を設置し、各設備の調整を経て平成9年度末から全加速器の運転試験を実施する予定である。
平野 耕一郎; 江本 隆; 王 元林; 榎本 收志; 佐藤 勇
PNC TN9410 96-071, 32 Pages, 1996/03
[目的] 開発中の大電力CW電子線形加速器では、電子線加速のための周波数1.249135(GHz)、強度1.2(MW)の大電力RF(Radio Frequency:高周波)が必要となり、これを発生させるためのクライストロンの開発も進めている。この開発では、平成3年度にCWモードにおいて出力電力330kW、パルスモード(パルス幅50msec、繰り返し1sec)においてピーク出力電力780kWで動作するクライストロンの開発を行った。平成4年度にロング窓の設計及び製作を行い、この窓の耐電力試験を実施し、1.7MW(CW)に耐えることを確認した。今回はこれに続いて、試作クライストロンの出力窓をロング窓と交換し、高出力試験を実施して窓の耐電力を再度確認し、今後の大電力化に向けた設計方針を検討する目的で試験を行った。[方法] 耐電力試験を実施したロング窓と試作クライストロンの出力窓とを交換し、改造したクライストロンの高周波出力試験を実施した。改造クライストロンの出力効率とロング窓上昇温度を測定した。[結果] 改造クライストロンはビーム電圧85kV、出力効率46%で最大出力電力885KW(CW)が得られた。また、この時のロング窓上昇温度は36
Cであった。出力効率の向上を図るため、高周波相互作用部及び電子軌道の再検討を行った。検討結果を反映した条件で出力効率の計算を精度の高いコードを使用して行った結果、出力効率70%が得られることが分かった。[結論-改造クライストロンのロング窓は目標出力電力に充分耐えられることがわかった。現状の出力効率は低いが出力効率の向上を図ることによって、目標とする大電力を達成する見通しが得られた。今後は、再検討結果を反映したクライストロンを製作し出力試験を行う予定である。
王 元林; 野村 昌弘; 江本 隆
PNC TN9410 95-201, 16 Pages, 1995/08
RF(高周波)チョッパー装置において、RF周期の一部を切り出すために、エミッタンス増加という犠牲を払っていることは、良く知られている。新しい概念として、チョッパースリットを通過するビームに対して、チョッパー空洞がほんの僅かな垂直方向の運動量しか与えない方式を提案した。この方式は、一つの空洞に対して特異なモードを基本周波数と二倍高調波について共鳴させる点にある。本発表において、設計、MAFIAコードによる数値解析および試験概要を述べる。試作チョッパー空洞の試験結果によれば、単空洞に対して二つの周波数を共鳴させることは、難しく無いことが示された。測定された結果は、設計値と良い一致を示している。この低エミッタンス新型チョッパー空洞は動燃大電力CWリニアックに設置される予定である。
王 元林
PNC TN9410 94-170, 19 Pages, 1994/03
動燃では大強度CW電子線形加速器用に新しいチョッパーシステムの開発を行っている。この新しいチョッパーシステムではエミッタンスの増加を低く押さえることができる。このチョッパーシステムでは1つのRFキャビティー中に3種類の磁場モードを立たせる事により、チョッパースリットを通過する電子はチョッパーキャビティー中の磁場の影響を受けないようにしている。3種類の磁場モードとは、基本周波数f
のTM
モード、基本周波数の倍の周波数2fのTM
モードとDCタイプのバイアス磁場である。本報告書ではこの新しいチョッパーシステムの原理及び現実化の方法について述べる。更にビームエミッタンスに影響を与える幾つかの要因についても述べる。
王 元林; 佐藤 勇*; 遠山 伸一; 姫野 嘉昭
Journal of Nuclear Science and Technology, 30(12), p.1261 - 1274, 1993/12
被引用回数：4 パーセンタイル：44.87(Nuclear Science & Technology)Sr-90, Cs-137のような核反応断面積が小さいFPを消滅させる手段として大強度電子線形加速器の開発を進めている。その第一段階として、10MeV, max.100mA (duty20-100%)の加速器を設計した。大強度加速器を実現する上での課題と、本設計で採用した解決法は次の通り。1.BBU(beam break-up)を起こす電流しきい値を上げる・・2
/3モ-ドのLバンド周波数を用いる,100mAに対し一定勾配の加速器構造とする。各加速管の長さを短く (1.2m)し減衰定数の小さい構造とする,等 2.高い効率を得る・・各加速管に進行波レゾナントリングを設ける,3.狭いエネルキ幅と狭い相幅及び低エミッタンスの実現・・RF電子銃の採用,プリバンチャ2基の採用,低勾配相可変進行数バンチャの採用。4.RF損失に依る熱変形の防止・・加速器効率の上昇,内部冷却水構造の採用。並行して試作を進めて
王 元林
PNC TN9410 93-203, 57 Pages, 1993/03
進行波還流型レゾナントリング(TWRR)の特性について、解析と試験の結果を比較評価した。還流部の特性解析では、マイクロ波(RF)の反射,結合係数,方向性の効果を考慮した。加速管部の解析では、一定インピーダンス型と電場一定型構造の加速管についてRF特性を解析し、ビームローデングのある場合とない場合の比較評価を行った。また、結合係数一定の場合と電流値の変化に合わせて最適な結合係数になるように設定した場合の比較も行った。Q値については、還流部のみの場合と加速管部も含めた総合的なものについても求めた。試作したTWRRを用いて、低出力と高出力のRF試験を行った。試験の結果をもとに、TWRRの安定性について解析評価した。また、同様にTWRRを用いて、クライストロンの窓部(RF窓)単体の特性についても評価した。その結果、特性解析の結果と試験結果は、良く一致することが確認された。
王 元林
PNC TN9410 92-039, 26 Pages, 1992/02
放射性物質を扱う高出力の加速器開発を目的に、試験用の連続波電子線型加速器の設計を行った。この加速器は、室温で運転され、出力1.2MWのL-バンド連続波を供給する2台のクライストロンでエネルギーが投入されて、100mAの電子を10MeVに加速することが出来る。平均ビーム出力はデューテイファクター20
100%の時に200KW1MWである。設計では、加速管に進行波還流型の加速管を採用した。この型の加速管には、高い加速率を維持したままビームブレークアップ(ビーム散乱)の防止するため加速部を短く設計できる利点がある。これらの設計の際は、特別な工夫を加え、またそれに基づく設計計算も行った。加速管構造の寸法とパラメータの決定は変分法に基づく計算で行った。計算で得たマイクロ波の共鳴周波数は、実測値と1/100%オーダーの誤差範囲内で一致した。現在、設計した加速器の要素開発を大洗工学センターで進めている。
