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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。
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。
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。
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。
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。
荻原 徳男; 金正 倫計; 神谷 潤一郎; 山本 風海; 吉本 政弘; 引地 裕輔; 金澤 謙一郎; 三尾 圭吾; 瀧山 陽一; 菅沼 和明; et al.
Vacuum, 84(5), p.723 - 728, 2009/12
被引用回数：7 パーセンタイル：30.19(Materials Science, Multidisciplinary)3GeV RCSの真空システムを設計するにあたっては、(1)保守時の放射線被爆を最小にすること、また、(2)圧力不安定性を引き起こさないように、ビーム運転中に超高真空を維持することが要求される。このため、イオン誘起脱離によるガス放出の抑制のみならず、ビーム運転中の効率良い排気を考慮したシステムの設計がなされた。具体的には、イオンポンプのみならずターボ分子ポンプを用いた排気を採用した。また、徹底したガス放出の低減対策を施した。さらに、3GeV RCSの特徴である25Hz, 1MW運転から要請される各種機器の開発を行った。その結果として、本真空システムは、現在、200kW運転に至るまで、良好な真空状態を維持している。
金正 倫計; 齊藤 芳男*; 壁谷 善三郎*; 荻原 徳男
Vacuum, 81(6), p.808 - 811, 2007/02
被引用回数：7 パーセンタイル：30.11(Materials Science, Multidisciplinary)大強度陽子加速器施設3GeVシンクロトロン(J-PARC-RCS)で使用されるアルミナセラミックス真空ダクトの開発に成功した。ダクトは大きく分けて2種類あり、一つは四極電磁石中で使用される直径約378mmの円断面を持つ長さ1.5mのダクトで、もう一つは、偏向電磁石中で使用されるレーストラック断面を持つ長さ約3.5mで15度湾曲したダクトである。これらは、長さ約0.8mのユニットダクトをメタライズとロウ付けにより接合することで実現した。また、ダクト外表面には、ダクト壁抵抗を小さくするために、PR銅電鋳という方法で、銅箔をストライプ上に接合した。さらに、ダクト内面には、壁からの二次電子放出を低減させるために、TiN膜をコーティングした。これらにより、J-PARC-RCSで使用するダクトが実現できた。
金正 倫計; 齊藤 芳男*; 壁谷 善三郎*; 荻原 徳男
真空, 49(12), p.728 - 733, 2006/12
J-PARC 3GeVシンクロトロンに使用するアルミナセラミックス製真空ダクトの開発に成功した。このダクトは、両端にチタンフランジを持ち、外表面には、ダクトの抵抗値を低減させるためのRFシールが施されている。現在、製作工程は確立され、量産を行っている。
金正 倫計; 荻原 徳男; 齊藤 芳男*; 壁谷 善三郎*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.2604 - 2606, 2005/00
大強度陽子加速器施設3GeVシンクロトロンに使用するセラミックス真空ダクトの開発に成功した。このダクトは2種類に大別される。一つは偏向電磁石用で、レーストラック型の断面形状を有する3.5mの長さで15度湾曲したダクト、もう一つは、四極電磁石に使用される円形断面を有するダクトである。これらは、一体もので製作するのは非常に困難であるため、0.5-0.8mのダクトをメタライズとロウ付けで接合した。外表面には、ダクトのインピーダンスを小さくするために、RFシールドを施し、内表面には、二次電子放出を小さくするために、TiN膜をコーティングした。
西澤 代治*; 金正 倫計; 金澤 謙一郎; 荻原 徳男; 齊藤 芳男*; 久保 富夫*; 佐藤 吉博*
真空, 47(4), p.339 - 343, 2004/05
大強度陽子加速器施設3GeVシンクロトロンでは磁場歪みと発熱の問題を避けるため、電磁石部主ビームダクトとして円筒状のアルミナセラミック製焼成ダクトを採用する。しかしコストダウン徹底,微細クラック防止を実現しつつ構造強度を保持するには、ダクトを成形・研磨加工することなく、ほぼ焼上がりのままで用いることが不可欠である。このためにはまず、ダクト断面の真円度及び円筒軸の真直度を把握し、ダクト同士の多段金属接合時の接合面積の極大化,軸ズレの極小化を計る必要がある。そこでわれわれは大口径セラミックダクトの真円度・真直度計測機を開発するとともに、その計測法,汎用アプリケーションExcelを用いた最小二乗中心法による真円度,最小領域法による真直度の算出法を確立した。今回はこれら真円度・真直度の算出法,3種類7本の供試体ダクトについて得た一連のデータ、及びその評価を報告する。
金正 倫計; 齊藤 芳男*; 壁谷 善三郎*; 田尻 桂介*; 中村 止*; 阿部 和彦*; 長山 毅俊*; 西澤 代治*; 荻原 徳男
Vacuum, 73(2), p.187 - 193, 2004/03
被引用回数：17 パーセンタイル：54.99(Materials Science, Multidisciplinary)J-PARC 3GeV-RCS用アルミナセラミックス真空ダクトの開発を行っている。このダクトは、四極電磁石用として使用される長さ約1.5m円形断面の円筒形状のものと、偏向電磁石用として使用される長さ約3.5mレーストラック形断面の15度湾曲した形状のものに大別される。これらダクトは、長さ0.5-0.8mのユニットダクトをメタライズ後ロウ付けにより必要な長さに成形される。このダクトの最大の特徴は、ビームが誘起する電磁波を遮蔽し、さらにビームが誘起する映像電流を円滑に流すために、ダクト表面に銅箔を電鋳により施している。また、内面には二次電子を抑制するために、TiNコーテイングを施してある。今回、開発に成功したので報告を行う。
西澤 代治*; 金正 倫計; 金澤 謙一郎; 荻原 徳男; 齊藤 芳男*; 久保 富夫*; 佐藤 吉博*
真空, 47(4), p.339 - 343, 2004/02
大強度陽子加速器施設3GeVシンクロトロンでは、主電磁石部ビームダクトとして、世界で初めて大口径の円筒状アルミナセラミック製ダクトを採用する。十分大きなビーム開口径を保ちかつ多段接合時の接合面積を確保するには、ダクト断面の真円度、円筒軸の真直度を把握することが不可欠である。われわれは大口径セラミックダクト用の真円度・真直度計測機を開発するとともに、その計測法及びデータ解析法を確立してセラミックビームダクトの真円度・真直度を始めとする製作精度の計測・評価を進めている。今般、3GeVシンクロトロンのビームダイナミクスからの要求に応じ、初めてBM(偏向電磁石)用楕円セラミックダクト(楕円円筒状セラミックダクト)を試作し、円筒状ダクト同様の製作精度評価を行った。本発表では、これら得られたデータ・知見について報告する。
金正 倫計; 齊藤 芳男*; 西澤 代治*; 道園 真一郎*
Journal of Nuclear Materials, 318, p.307 - 312, 2003/05
被引用回数：9 パーセンタイル：53.35(Materials Science, Multidisciplinary)大強度陽子加速器施設の3GeVシンクロトロンでは、渦電流の影響を抑制するために、真空ダクト材料として、アルミナセラミックスの使用を検討している。アルミナセラミックスの放射線照射効果を検討するために、原研高崎研2号加速器を利用して2.5MeVの電子線照射を行っている。これまで1000MGyまで照射したサンプルの抗折強度試験及びアルミナセラミックスとチタンの接合強度試験を行ったので現状を報告する。
金正 倫計; 西澤 代治*; 齊藤 芳男*; 鈴木 寛光; 横溝 英明
Journal of Vacuum Science and Technology A, 20(3), p.829 - 832, 2002/06
被引用回数：16 パーセンタイル：54.12(Materials Science, Coatings & Films)大強度陽子加速器研究計画用3GeVシンクロトロンの真空システム設計について報告を行う。
西澤 代治*; 金正 倫計; 金澤 謙一郎; 久保 富夫*; 佐藤 吉博*; 齊藤 芳男*
JAERI-Tech 2001-081, 117 Pages, 2001/12
JAERI-Tech-2001-081.pdf:6.84MB
大強度陽子加速器施設3GeVシンクロトロンでは、大口径(
200~250)の円筒状セラミックビームダクトを採用する。特に偏向電磁石部には長尺(約3500mm)のダクトを必要とするが、これは長さ500mm程度のユニットダクトを金属接合して製作するため、真円度と真直度を把握して接合面積の確保,ダクトの軸ズレの極小化を計ることが非常に重要となる。われわれは大口径セラミックダクト用の真円度・真直度計測器を製作するとともに、その計測法,Excelを用いたデータ解析法を確立した。そして3種類7本の供試体を用い世界に先駆けて真円度・真直度データを取得し、真円度数百
mかつ真直度0.2~1mm程度以内の精度でユニットダクトを製作できること、真直度はダクト長とともに悪化すること、真円度は扁平率に正比例して増大することなどを明らかにした。
金正 倫計; 西沢 代治*; 魚田 雅彦*; 久保 富夫*; 佐藤 吉博*; 齊藤 芳男*
真空, 44(3), p.131 - 134, 2001/03
日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構が合同で推進している「大強度陽子加速器計画」では、世界最高の陽子ビーム強度を持った加速器群の建設を目指している。加速器群は600MeV線形加速器、3GeVシンクロトロン及び50GeVシンクロトロンで構成される。3GeVシンクロトロンの真空ダクトの材料としては、渦電流の影響を考慮して、現在のところアルミナセラミックを第一候補としている。この加速器では放射線の機器に与える影響が無視できないので、ビーム照射によるアルミナセラミックへの影響を認識することは、真空ダクトの材料を判断するうえで非常に重要である。放射線照射のアルミナセラミックへの影響を測定するために、2.5MeV電子ビーム照射及び500MeV陽子ビーム照射を開始したので現状を報告する。
荻原 徳男; 菅沼 和明; 三代 康彦; 小林 信一*; 齊藤 芳男*
Applied Surface Science, 146(1-4), p.234 - 238, 1999/00
被引用回数：7 パーセンタイル：42.18(Chemistry, Physical)数T以上の強磁場で真空計測を実現するには、熱フィラメントにかわる電子源が必要とされる。本研究では、核融合装置における真空計測の実現をめざして行った電界放出型微小エミッタンスアレイ(FEA)の評価に関するものである。得られた結果は以下のとおり。(1)150
C以上でベークアウトを行い、1日程度のならし運転により電流のゆらぎは2%以下となる。(2)200Cで200時間程度のベークアウトを行うことにより500Aの放出電流で放出ガス量を1
10
Pa・m
/s以下とすることができる。また、この熱処理による寿命短縮はない。(3)このFEAを用いて極高真空(10
以下)下での分圧測定を実現した。
小林 信一*; 水澤 正*; 白井 賢治*; 齊藤 芳男*; 荻原 徳男; R.V.Latham*
Applied Surface Science, 146(1-4), p.148 - 151, 1999/00
被引用回数：1 パーセンタイル：8.73(Chemistry, Physical)集積型電界放射電子源が真空マイクロエレクトロニクスの分野において開発されつつある。実用化にあたっては各電子放射サイトにおける電子放出の強化と安定化が重要な要素である。そのためには、電界電子放射サイトの直接観察が重要となる。そこで、Lathamの考案に基づき、平滑(マクロな意味で)なカソード面における電子放出サイトを観察しうる電子顕微鏡を開発した。本論文では、この電子顕微鏡の動作の概要及び集積型電界放射電子源からの電子放出像の観察についてのべる。各サイトからの電子放出は時間的に安定しておらず、全体として、放出サイト数の統計的な安定化作用により放出電流が安定化されることが判明した。
荻原 徳男; 金正 倫計; 神谷 潤一郎; 山本 風海; 菅沼 和明; 吉本 政弘; 齊藤 芳男*
no journal, ,
The 3 GeV-RCS in J-PARC project accelerates a proton beam up to 3GeV. The cumulative energy dose will be of the order of 100 MGy for 30 years of operation. So as to minimize the radiation exposure during maintenance, it is necessary to compose the vacuum system with reliable components which have long life time in such a high level of radiation. In addition, it is necessary to keep the operating pressure with beam in ultra high vacuum for suppressing the pressure instability. The ring is divided by the isolation valves into 6 sections, which can be pumped down independently. For avoiding any eddy current loss ceramic ducts are used in the magnets. These ducts are connected to the Ti ducts, putting the Ti bellows between. Here, we adopt pure Ti as a material for the ducts and bellows because of its small residual radioactivity. The ring is evacuated with 20 ion pumps (0.7 m/s) and 20 turbomolecular pumps (TMPs) (1 m/s), which are attached to the Ti ducts. The TMPs are used for not only rough pumping but also evacuation during the beam operation. We have already succeeded in developing some components such as large aperture ceramic ducts and TMPs with high radioactive-resistance, as well as several kinds of heat treatment to reduce the outgassing. Now we have almost installed the vacuum system.
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。
