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論文

Development of a radio frequency quadrupole linac implemented with the equipartitioning beam dynamics scheme

近藤 恭弘; 森下 卓俊; Jameson, R. A.*

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 22(12), p.120101_1 - 120101_8, 2019/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:61.83(Physics, Nuclear)

RFQは現代の大電流リニアックの実現のための鍵となる加速器であるが、これまで多くのRFQが非常に保守的な設計思想で設計されてきた。我々は空間電荷の物理に基づいて、3MeV、50mAの負イオンRFQを開発した。大電流リニアックで広く用いられている等分配測をRFQ設計に実装し、ヴェーン長3mの3MeV RFQで、設計ビーム透過率99.1%、ビーム垂直方向エミッタンス0.24$$pi$$ mm mrad、ビーム方向エミッタンス0.11$$pi$$ MeV degを得た。このRFQを実際に製作し、ビーム運転を行い設計性能を実証した。この論文ではこの等分配RFQの設計の詳細とビーム運転結果を述べる。

論文

Beam dynamics design of a new radio frequency quadrupole for beam-current upgrade of the Japan Proton Accelerator Research Complex linac

近藤 恭弘; 長谷川 和男; 森下 卓俊; Jameson, R. A.*

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(8), p.080101_1 - 080101_6, 2012/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:51.56(Physics, Nuclear)

J-PARCリニアックのビーム電流増強のためのH$$^{-}$$ RFQ(RFQ III)のビームダイナミクス設計を行った。ボア半径及びヴェーン間電圧一定なコンベンショナルな設計手法に対応するように設計コードLINACSrfqDESを改良し、ジェントルバンチャでは、等分配の法則を適用した。粒子シミュレーションには、LINACSrfqSIMを用た。60mA規格化rmsエミッタンス0.20$$pi$$mm mradの粒子を入射したときに得られた透過率は、98.5%、出口での横エミッタンスは0.21$$pi$$mm mrad、縦エミッタンスは0.11$$pi$$MeV degであった。この結果は、RFQ IIIの要求を満たす。

論文

Time structure of an accelerated beam using a ratio-frequency quadrupole linac with direct plasma injection scheme

柏木 啓次; 岡村 昌宏*; Jameson, R. A.*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*

Review of Scientific Instruments, 81(2), p.02B724_1 - 02B724_4, 2010/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.37(Instruments & Instrumentation)

The relation between ion current from a laser ion source and accelerated beam using direct plasma injection scheme was studied. Accelerated beam time-structure was well reproduced by series of analysis: evaluating beam current at extraction from a measured plasma parameters using a scaling law, beam emittance at the entrance of acceleration electrode region by ion extraction simulation, and the beam acceleration simulation. The extraction simulation revealed the time variation of the injected beam parameter to the RFQ linac. It is proved that time-structure of accelerated beam was different to that of injection beam because degree of the matching between the injected beam emittance and the RFQ acceptance varied with time.

論文

Acceleration of high current fully stripped carbon ion beam by direct injection scheme

柏木 啓次; 福田 光宏; 岡村 昌宏*; Jameson, R. A.*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*; 榊原 和彦*; 高野 淳平*; 山本 和男*; 岩田 佳之*; et al.

Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03B305_1 - 03B305_4, 2006/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:54.47(Instruments & Instrumentation)

Direct injection schemeは空間電荷効果によるビーム損失を回避するために、低エネルギービーム輸送部を介さないでレーザーイオン源で生成したイオンをRFQ線形加速器に入射する新しい方法である。C$$^{6+}$$ビームの大電流化を実現することによりシンクロトロンへのシングルターン入射が可能となり、その結果マルチターン入射に比べて電磁石の大きさを小さくすることができる。Nd-YAGレーザーで生成した大電流C$$^{6+}$$ビームをDirect injection schemeによってRFQ線形加速器に入射し、加速実験を行った。その結果17mAのC$$^{6+}$$ビームを加速することに成功し、大電流のフルストリップ炭素イオンビームをDirect injection schemeによって加速できることを実験的に証明した。

論文

High current carbon beam production with direct plasma injection scheme

岡村 昌宏*; 柏木 啓次; 榊原 和彦*; 高野 淳平*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*; Jameson, R. A.*; 山本 和男*

Review of Scientific Instruments, 77(3), p.03B303_1 - 03B303_3, 2006/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:49.28(Instruments & Instrumentation)

われわれは、プラズマ直接入射法(DPIS)という新しい重イオンビーム生成技術の研究を2000年より行っている。DPIS用に設計された高周波四重極線形加速器が運転を開始し、60mAの大電流炭素ビームの加速に成功した。その加速ビームに含まれる大部分のイオンは炭素4価であることが分析によって明らかになった。

論文

大強度重イオンビーム加速のための直接プラズマ入射法における加速ビーム波形の考察

柏木 啓次; 岡村 昌宏*; 服部 俊幸*; Jameson, R. A.*; 山本 和男*; 藤本 哲也*; 神谷 富裕

Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.570 - 572, 2006/00

直接プラズマ入射法(DPIS)は、大強度の重イオンビームを生成することを目的とした、イオン源から加速器へのビーム入射方法であり、その有効性が実験的に証明されている。だが一方、DPISによる加速ビーム波形はイオン源から出射するビームの波形と異なる原因が不明であるという問題がある。これまでDPISのシミュレーション手法が確立されていなかったため、DPISの加速ビーム波形や加速電流値の予測を行うことができず、この原因を解明することができなかった。これらの2つのビームパルス波形の関係を明らかにするため、実測データを初期値としたビーム引き出しシミュレーション及びビーム加速シミュレーションを行った。ビーム引き出しシミュレーションよりRFQ線形加速器に入射するビームパラメーターの時間変化が明らかになり、その結果を用いたビーム加速シミュレーションによって実験で得られた加速ビーム波形が再現された。これらの結果から、高ビーム電流領域において入射ビームと加速器のアクセプタンスの間でミスマッチが生じていることが明らかになり、入射ビーム波形と加速ビーム波形が異なる原因が解明された。

論文

Direct injection schemeによる高価数炭素ビームの大電流加速

柏木 啓次; 岡村 昌宏*; Jameson, R. A.*; 服部 俊幸*; 林崎 規託*; 榊原 和彦*; 高野 淳平*; 山本 和男*; 岩田 佳之*; 藤本 哲也*

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.182 - 184, 2005/07

RFQ Linacとレーザーイオン源を組合せた手法"Direct injection scheme"によってレーザーイオン源からの高強度ビームをRFQ電場で捕獲し加速する研究を行っている。この方法によりNd-YAGレーザーイオン源からの高価数炭素イオンの加速実験を100MHz RFQ Linacで行った。

論文

IFMIF accelerator facility

Jameson, R. A.*; Ferdinand, R.*; Klein, H.*; Rathke, J.*; Sredniawski, J.*; 杉本 昌義

Journal of Nuclear Materials, 329-333(1), p.193 - 197, 2004/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:46.83(Materials Science, Multidisciplinary)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の加速器施設は2台の125mA, 40MeV連続波重陽子線形加速器で構成され、そのビームは溶融リチウムターゲットへと導かれる。IFMIF計画の各段階を経ながら加速器施設の参照設計が進められてきた。最新の技術的内容、経費・スケジュールを包含した参照設計報告が年内にまとまる予定であり、その内容を概説する。

論文

Staged deployment of the international fusion materials irradiation facility (IFMIF)

竹内 浩; 杉本 昌義; 中村 博雄; 湯谷 順明*; 井田 瑞穂*; 實川 資朗; 近藤 達男; 松田 慎三郎; 松井 秀樹*; Shannon, T. E.*; et al.

Fusion Energy 2000 (CD-ROM), 5 Pages, 2001/00

本論文は、FPCCの要請に基づき作成したIFMIFの段階的建設計画を基本とする建設コストの削減と平準化に関するものである。全コストは、当初の目標を減じることなく、概念設計時の全コストから約40%減の487.8Mドルに合理化された。段階的建設は、核融合炉開発と整合させた3段階の開発整備計画とし、第一段階の建設コストは、概念設計時の全コストの62%減となり、303.6Mドルで実現できることを示した。なお、第一段階では、50mAの運転による照射試験によりITER増殖ブランケット材料の選定を行い、第二段階では125mAに増力して原型炉設計のための工学データの取得を行う。また、第三段階では加速器の2台に増設し250mAの運転により原型炉材料の寿命評価のための100-200dpaの工学データの取得を行い、当初の目的を達成する。

論文

Beam dynamic study of high intensity linac for the neutron science project at JAERI

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。

論文

Accelerator conceptual design of the international fusion materials irradiation facility

杉本 昌義; Jameson, R. A.*; V.Teplyakov*; D.Berwald*; B.Blind*; D.Bruhwiler*; H.Deitinghoff*; Ferdinand, R.*; 金正 倫計; Klein, H.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.367 - 371, 1998/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Materials Science, Multidisciplinary)

国際核融合照射施設(IFMIF)の概念設計活動における加速器系の検討結果を報告する。ユーザー要求に基づき、最大40MeVの連続的な250mAの重陽子ビームを2か所のリチウムターゲットへ供給する。加速器は125mA出力のもの2台から構成される。主な要素は140mAの入射器、8MeV出力のRFQ、32-,36-,40MeVから選択可能なDTLもしくは超電導リニアック、最大1MW出力のモジュールから成る高周波源、及びビーム輸送系である。必要な技術開発要素の摘出とそのスケジュール・コスト評価も実施した。

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