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田村 潤; 近藤 恭弘; Yee-Rendon, B.; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 長谷川 和男; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 許斐 太郎*
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011049_1 - 011049_6, 2021/03
The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is proposing an accelerator-driven subcritical system (ADS) as a future project to transmute long-lived nuclides to short-lived or stable ones. In the JAEA-ADS, a high-power proton beam of 30 MW with the beam energy of 1.5 GeV and with the beam current of 20 mA at an exit of the accelerator is required with sufficient reliability. Furthermore, the linac needs to be operated in a continuous wave (CW) mode in order to be compatible with the reactor operation. Since a normal conducting structure raises a difficulty in cavity cooling under the CW operation, a superconducting (SC) linac would be a suitable solution. As the first step toward the complete design of the JAEA-ADS linac, we are planning to demonstrate a high-field measurement by manufacturing a prototype spoke cavity. It will provide us an insight for the development of the low-beta SC cavity. It will also enable us to acquire valuable information such as the accelerating gradient under the stable operation. In this symposium, the RF design of the prototype cavity including multipacting analysis is presented.
田村 潤; 近藤 恭弘; Yee-Rendon, B.; 明午 伸一郎; 前川 藤夫; 長谷川 和男; 加古 永治*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 許斐 太郎*
Proceedings of 19th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2019) (Internet), p.399 - 402, 2019/11
The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is proposing an accelerator-driven subcritical system (ADS) as a future project to transmute long-lived nuclides to short-lived or stable ones. In the JAEA-ADS, a high-power proton beam of 30 MW with the beam energy of 1.5 GeV and with the beam current of 20 mA at an exit of the accelerator is required with sufficient reliability. Furthermore, the linac needs to be operated in a continuous wave (CW) mode in order to be compatible with the reactor operation. Since a normal conducting structure raises a difficulty in cavity cooling under the CW operation, a superconducting linac would be a suitable solution. As the first step toward the complete design of the JAEA-ADS linac, we are planning to demonstrate a high-field measurement by manufacturing a low-beta prototype spoke cavity. For the cavity development, we designed the prototype cavity. By the electromagnetic simulation, we obtained good cavity performance comparable with the modern spoke cavities.
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
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。
Hwang, J.-G.*; Kim, E.-S.*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 原田 健太郎*; 島田 美帆*; 高井 良太*; 久米 達哉*; 長橋 進也*; 帯名 崇*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 753, p.97 - 104, 2014/07
被引用回数：7 パーセンタイル：50.6(Instruments & Instrumentation)For a future synchrotron light source based on a linac, e.g. an X-ray free electron laser and an energy recovery linac (ERL), an injector is a key component to generate a high brightness electron beam. For the acceleration and transportation of the electron beam in the injector, the adjustment of beam orbit inside the cavity is important to avoid the deterioration of the beam quality due to the transverse electric field of it, which causes the transverse emittance growth. To adjust the beam orbit, an investigation of the electromagnetic center of the cavity is required in the beam operation. This paper shows a new method for measuring the electromagnetic center of the cavity, and describes an analytical model of emittance growth due to a combination of transverse electric field and orbit offset. The validation of the method was confirmed by the emittance measurement in the compact ERL (cERL) injector at KEK.
梅森 健成*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 宍戸 寿郎*; 渡辺 謙*; 山本 康史*; 篠江 憲治*; et al.
Proceedings of 15th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2011) (Internet), p.956 - 961, 2011/07
コンパクトERL計画が日本で進められている。この計画は100mAの電子ビームを35-200MeVでエネルギーでERLを実証することである。入射器と主加速器に使われる超伝導加速器は重要開発項目である。入射器の入力カップラーは最重要で試作機を製作し、大電力試験を行った。HOMカップラーの冷却性能もCWでの運転においては重要である。ビーム不安定性を避けるためHOM減衰の9セル空洞を用いる。空洞,入力カップラー,HOMダンパーの試作機を製作し、性能試験を行っている。入射器,主加速器ともクライオモジュールの設計を行っており、2012年に完成予定である。
坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05
日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。
阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 佐藤 昌史*; 坂中 章悟*; 宍戸 寿郎*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 渡辺 謙*; et al.
Proceedings of 45th Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL '09) (Internet), p.57 - 62, 2010/05
コンパクトERLのための入射器クライオモジュールと主加速器用クライオモジュールの開発が2006年より始まっている。入射器のクライオモジュールには2セル1.3GHzの空洞が3個、主加速器クライオモジュールには9セル1.3GHzの空洞が2個納められる設計になっている。これらクライオモジュールの開発の現状について報告する。
梅森 健成*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 宍戸 寿郎*; 高橋 毅*; 渡辺 謙*; 山本 康史*; et al.
Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet), p.896 - 901, 2009/09
将来のERLをもとにしたX線光源実現のための基盤技術確立のためコンパクトERLの建設が計画されている。ビームエネルギーは60
200MeVで、電流は100mAである。超伝導空洞は重要な開発項目の1つで入射器と主加速器部分に使われる。入射器における重要項目は300kWの入力カップラーの開発である。またビーム不安定性や冷凍機の負荷を削減するために強力なHOM減衰が主加速器の重要項目である。空洞開発の現状について報告する。
坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.
Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06
コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。
山本 康史*; 早野 仁司*; 加古 永治*; 野口 修一*; 佐藤 昌史*; 宍戸 寿郎*; 梅森 健成*; 渡辺 謙*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*; et al.
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.888 - 891, 2008/00
高エネルギー加速器研究機構では超伝導RF試験施設(STF)の建設を行っている。この施設には電界研磨装置, 高圧洗浄装置, クリーンルーム, 冷凍機設備, 大電力高周波装置, 縦測定装置などで構成されている。2007年より製作を進めていた縦測定装置が3月に完成した。7月初めに最初の総合試験を行い、その結果を報告する。
加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.
Physica C, 441(1-2), p.220 - 224, 2006/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)加速器駆動核変換システム(ADS)用超伝導リニアック開発の一環として、
=0.725,周波数972MHzの9セル超伝導空洞2台を実装したクライオモジュール試作器を製作した。温度2Kまでの冷却と、972MHzのパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を行った。パルス巾3ms,繰返し25Hzのパルス運転モードで高周波電力350kWを入力結合器を通して空洞に投入することに成功した。これにより、双方の超伝導空洞について加速電界強度14MV/mを達成した。これは、設計目標値10MV/mを大きく上回るものである。また、超伝導空洞のローレンツ力による離調をピエゾ素子によって補正することにも成功した。
大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 滑川 裕矢*; 鈴木 浩幸*; 植野 智晶*; 野口 修一*; 加古 永治*; 大内 徳人*; et al.
Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.175 - 183, 2005/11
加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー20-30MWの大強度陽子加速器が要求される。原研,KEK,三菱重工業,三菱電機は共同でADS用超伝導陽子リニアックの開発を2002年から実施している。本技術開発では、J-PARC計画用超伝導陽子リニアックの設計をベースに、972MHzクライオモジュールの開発並びに超伝導陽子リニアックのシステム設計を行っている。クライオモジュールの開発においては、最大表面電界30MV/mの達成を目標としてクライオモジュールの試作,試験を実施している。空洞単体試験においては、2台の空洞について最大表面電界32, 34MV/mを達成した。2004年にはクライオモジュールの本格的な試験を実施し、最終目標値の達成を目指す。超伝導陽子リニアックのシステム設計では、エネルギー1001500MeV領域のビーム軌道解析を実施した。その結果、超伝導リニアックの構成は、10種類の超伝導空洞,クライオモジュール総数106台,全長565mとなった。低エネルギー部では高エネルギー部と比較して加速効率がかなり低下していることが判明した。
加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.
Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.191 - 193, 2005/07
原子力機構とKEKは共同で加速器駆動核変換システム用超伝導リニアック開発の一環として、=0.725, 972MHz, 9セル超伝導空洞を2台実装したクライオモジュールを試作し、2Kまでの冷却試験並びに972MHzパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を実施した。パルス幅3ms,繰返し25Hzのパルス運転において、ピーク高周波電力350kWまで高周波入力カプラを通して9セル超伝導空洞に入力することに成功した。これによって、2台の超伝導空洞ともに目標加速電界強度10MV/mを超える14MV/mを達成した。また、ピエゾチューナーによるローレンツ力デチューニングの補償試験にも成功した。
加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.3579 - 3581, 2005/00
日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同で加速器駆動核変換システム用超伝導リニアックの開発を進めている。その一環として、=0.725, 972MHz, 9セル超伝導空洞を2台実装したクライオモジュールの試作を行った。2Kのクライオモジュール冷却試験並びに972MHzのパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を実施した。パルス幅3ms,繰返し25Hzのパルス運転で、高周波ピークパワー350kWまでの電力を高周波入力カプラを通して空洞に印加することができた。これにより、目標値の10MV/mを超える14MV/mの加速電界を達成することができた。また、ピエゾ圧電素子を用いたチューナーによりローレンツ力デチューニングの補償が可能であることを実証した。
長谷川 和男; 大内 伸夫; 千代 悦司; 加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*
Proceedings of 34th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High Power Superconducting Ion, Proton and Multi-Species Linacs (HPSL 2005) (Internet), 5 Pages, 2005/00
原研は、高エネルギー加速器研究機構と共同で大強度陽子加速器施設(J-PARC)の建設を行っている。この第1期計画の加速器は、400MeVのリニアック(線形加速器),3GeVシンクロトロン,50GeVシンクロトロンの3基から構成される。第2期計画では、400MeVから600MeVまでの超伝導リニアックを建設し、放射性廃棄物の核変換実験に用いる予定である。その開発研究として、超伝導空洞を内蔵するクライオモジュールの設計と製作試験を進めており、これまでに2Kの冷却に成功した。ここではJ-PARC計画での超伝導リニアックの開発状況について報告する。
加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 赤岡 伸雄*; 小林 秀樹*; 大内 伸夫; 植野 智晶*; 原 博史*; 松岡 雅則*; et al.
Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004) (CD-ROM), p.1042 - 1044, 2004/07
加速器駆動核変換システム用超伝導リニアック開発の一環として、日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同でクライオモジュールの試作を実施した。クライオモジュールは、972MHz,9セル超伝導空洞を2台実装したものである。超伝導空洞は高純度ニオブ(RRR250)製であり、製作後のプリチューニングにより軸上電場分布98%以内を実現した。クライオモジュール組み込み前の最終洗浄として高圧超純水洗浄を実施した。超伝導空洞に高周波電力を導入するための高周波入力カプラは円盤状の窓を有する同軸型である。単体の大電力高周波試験においては、最終的にピーク電力1MW,パルス幅0.6ms,繰返し50Hzまでクリアした。高調波取り出しカプラのフィルタ特性については、HFSSコードによる計算結果と単体試験の結果との良好な一致を見た。クライオモジュールの冷温冷却試験において、低レベルの高周波特性試験を実施した。超伝導空洞の外部Q値については、設計値に対して20%程度低い測定結果となった。チューナーの感度については計算値と測定値の一致は良好であった。
加古 永治*; 野口 修一*; 宍戸 寿郎*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 鈴木 浩幸*; 堀 利彦*; 山崎 正義*
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.324 - 326, 2004/06
ディスク型セラミック窓を有する同軸タイプの高周波入力結合器が、設計・製作された。2本の入力結合器は真空排気装置を備えた結合導波管に取付けられ、972MHzのパルス高周波源を用いて大電力試験が行われた。その結果として、0.6ミリ秒のパルス幅で25Hzの繰返し運転時に、入力結合器への投入高周波電力として、最大2.2MWが達成された。
大内 徳人*; 加古 永治*; 野口 修一*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 小林 秀樹*; 大内 伸夫; 植野 智晶*; 原 博史*; et al.
Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004), p.1033 - 1035, 2004/00
日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は、共同で加速器駆動核変換システム(ADS)用超伝導リニアック開発の一環として、9セル超伝導空洞2台を実装したクライオモジュールを試作し、最初の冷却試験を実施した。超伝導空洞の被冷却質量はステンレス33kg,チタン100kg,ニオブ117kgであり、290Kから7.5Kまでの冷却には9時間を要し、液体ヘリウム430Lを消費した。超伝導空洞冷却用の液体ヘリウム容器を減圧することにより2.05Kまでの冷却に成功した。超伝導空洞への熱侵入量の導出は、液体ヘリウムの蒸発速度を測定することにより実施し、測定結果は11.3Wであった。これは設計値4.8Wを大きく上回るものである。クライオモジュール内部の温度分布測定結果を元に、主要熱伝導パスからの熱侵入量を積算した結果10.4Wとなり、実測値をよく再現した。主要な熱侵入源は、チューナーシステムと空洞位置調整機構であることが判明した。
大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 長谷川 和男; 竹田 修; 吉川 博; 松岡 雅則*; 大谷 利宏*; 加古 永治*; et al.
Proceedings of 11th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-11) (CD-ROM), 6 Pages, 2003/04
加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー数十MWの大強度陽子ビームが要求される。超伝導陽子線型加速器は大強度陽子ビームを発生させる最も有望なオプションである。原研では、超伝導陽子線型加速器のR&Dを1995年にKEKと共同で開始した。R&Dの第1ステップとして、単セル及び5セルの(ビームの速度と光速の比)=0.5, 0.6, 0.9の空洞の試作を行った。試験の結果は良好であり、大強度陽子加速器に適用可能であることが示された。次のステップとして、クライオモジュール内での空洞性能を実証するために、クライオモジュール試作器を製作し、予備試験において設計電場強度を実現した。大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、エネルギー領域400600MeVにおいて超伝導陽子線型加速器を計画しており、そのシステム設計を実施した。
大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 長谷川 和男; 竹田 修*; 吉川 博; 松岡 雅則*; 大谷 利宏*; 加古 永治*; et al.
Proceedings of 21st International Linear Accelerator Conference, p.488 - 490, 2003/00
原研では、KEKと共同で超伝導陽子リニアックの開発を進めている。空洞性能とパルス運転時の安定な加速電界を実証するために、600MHz超伝導クライオモジュールを製作した。クライオモジュールは=0.6の超伝導5セル空洞を2台実装しており、運転温度2Kで設計されている。クライオモジュールの低温試験は液体ヘリウム冷却により4Kと2Kで実施し、空洞への熱侵入,負荷Q値,チューニング感度,ヘリウム容器の圧力に対する周波数変化及びローレンツ力デチューニングの測定を行った。測定結果はおおむね設計計算値と良好な一致を示したが、熱侵入量に関しては設計値1.7Wに対して測定値10Wとかなり大きな値を示した。また、ローレンツ力デチューニング量については、1つの空洞は設計値と一致したが、もう一方の空洞は設計値よりも高めの結果となった。また、予備的な横測定として大電力高周波試験を実施し、CW運転で最大表面電界10MV/m、パルス運転で16MV/m(定格電界強度)まで達成した。現在、パルス運転時の安定な加速電界を実証するために、高周波制御系の最適化を行っている。
