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論文

J-PARCリニアックのビームロスモニタによるインターロックイベント

林 直樹; 菊澤 信宏; 三浦 昭彦; 二ツ川 健太*; 宮尾 智章*

Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.540 - 544, 2017/12

J-PARCリニアックは、安定な利用運転を行っているが、最近は、リニアック・ロスモニタ単独1台のみによるインターロック事象が増加している。その回数は、RFQトリップ回数に迫るほどであり、運転効率の改善に向けて、対策が必要となってきた。そこで、各事象毎のデータを詳しく解析し、事象を3つに分類、それぞれに特徴的な、ロスモニタの分布・パターンを見出した。リニアックのロスモニタは、一般的なものではあるが、時間分解能重視のため、J-PARCの他のリングシンクロトロンとは異なった設定、プリアンプの入力インピーダンスは50$$Omega$$、生信号での閾値・幅をインターロック条件としている点についても改善のための検討・試行を実施した。

論文

J-PARC運転データアーカイバにおけるHBase/Hadoopのバージョンアップ対応及びZooKeeperを使ったデータ収集ツールの冗長化

池田 浩; 菊澤 信宏; 吉位 明伸*; 加藤 裕子

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.637 - 640, 2016/11

J-PARCのLINAC, RCSから得られる制御に必要な大量なデータは、現在PostgreSQLに格納しているが、これをHBaseに格納する計画を進めている。HBaseはいわゆるNoSQLと呼ばれるデータストアで、大量のデータをスケーラブルに扱うことが可能である。HBaseはHadoop上で構築され、両者ともZooKeeperを利用した冗長性の管理が行われている。本格的な運用に先立って、我々のクラスタのHBase/Hadoopのバージョンアップを再度行った。これは、旧バージョンが既にサポート外であること、HBaseのAPIに関する後方互換性の明示的表明、運用開始後はバージョンアップが困難になることが理由として挙げられる。これに伴い、キックスタートや監視スクリプトの修正、これまで作成したツールのアップデートを行った。一方、HBase/Hadoopはデータを堅固に保護するが、そもそもデータを格納できなければこの堅固性は意味を失う。このため、HBase等と同様にZooKeeperを用いてデータ収集ツールを冗長化し、複数ノードに配備することで障害発生時に自動的に対応できるようにした。本発表では、バージョンアップの対応の内容、及び、データ収集ツールの冗長化とその過程で判明した問題について報告する。

論文

J-PARC 3MeVリニアック用制御システム開発

澤邊 祐希*; 石山 達也; 高橋 大輔; 加藤 裕子; 鈴木 隆洋*; 平野 耕一郎; 武井 早憲; 明午 伸一郎; 菊澤 信宏; 林 直樹

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.647 - 651, 2016/11

J-PARCでは実機の安定運転に必要なビームスクレーパ照射試験およびレーザ荷電変換試験を実施するために3MeVリニアックを再構築した。3MeVリニアックは、セシウム添加高周波駆動負水素イオン源(RFイオン源)から負水素イオンビームを取り出し、高周波四重極型リニアック(RFQ)で3MeVまでビームを加速する。3MeVリニアックを制御するには、加速器およびレーザから人への安全を確保する人的保護システム(PPS)、加速器構成機器を保護するための機器保護システム(MPS)、各機器の同期をとるタイミングステム、およびEPICSを用いた遠隔制御システムが重要となる。本発表では、これらの3MeVリニアック用制御システムについて報告する。

論文

Operation status of J-PARC timing system and future plan

上窪田 紀彦*; 菊澤 信宏; 田村 文彦; 山本 昇*

Proceedings of 15th International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 2015) (Internet), p.988 - 991, 2016/01

J-PARCのビームコミッショニングが2006年に開始されて以降、タイミングシステムはJ-PARC加速器の安定運転に貢献してきた。タイミングシステムはリニアックおよびRCSの25HzとMRの2.48-6.00秒の2つの異なる周期を統括している。加えて、MLF実験施設とニュートリノ実験施設もしくはMLFとハドロン実験施設の2つの実験施設にビームを供給することが可能である。近年、新しく核変換実験施設の建設が計画されており、主要繰り返しが25Hzから50Hzへと上がり、ビームの供給施設も3施設へと増えることになるため、タイミングシステムのアップグレードも議論されている。8年間の運転実績から得られた知見とアップグレードに関する現在の状況を報告する。

論文

Development of the J-PARC time-series data archiver using a distributed database system, 2

菊澤 信宏; 池田 浩; 加藤 裕子; 吉位 明伸*

Proceedings of 15th International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 2015) (Internet), p.818 - 821, 2016/00

J-PARCのLINAC, RCSから得られる制御に必要な大量な運転データは現在PostgreSQLに格納しているが、データ量は日々増え続けており、2020年には30TBから100TBに増えると予想されている。これらを安定的に保存・管理する課題に直面していため、HadoopおよびHBaseを利用したデータアーカイビングシステムの開発を進めている。現在までに基本的なシステムの構築を終え、過去データの移行および長期運用を始めているが、Hadoop/HBaseのバージョンが上がったことに伴って新しい機能が追加され、システムの構成の見直しを行った。これまで単一障害点であったマスターノードがHadoopの標準機能として冗長化されたが、これまでのハードウェアでは能力不足ということが明らかになったのでハードウェアを更新した。また、データを保存するテーブルの圧縮方式が新たに追加されたので、それについていくつかの種類の組み合わせでベンチマークテストを行った。これらの結果について報告する。

論文

J-PARC LINACにおけるビームパルス定義変更によるビームロス低減

澤邊 祐希; 丸田 朋史*; Liu, Y.*; 三浦 昭彦; 宮尾 智章*; 石山 達也; 菊澤 信宏; 林 直樹

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1202 - 1205, 2015/09

J-PARC LINACでは、下流の3GeVシンクロトロン(RCS)にマクロパルス幅500usのビームを繰返し25Hzで供給している。フロントエンド部換装後のLINAC単独試験において、マクロパルスの終わりに有意なビームロスを発見した。試験の結果、このロスはRFQに印加しているRFが立ち下がる過渡的なタイミングで発生していることが判明した。過渡的なタイミングで加速されたビームは、下流の加速空洞のRFで加速されず、途中でロスしていると推測した。LINACではマクロパルスの終わりの定義を、RFQに印加するRFの立ち下がりとしているため、この定義のままでは、ロスを改善することが困難である。そこで現在、この代わりに、マクロパルスの定義をRFQ下流のビーム輸送系に設置されたチョッパー空洞に印加するRFを用いたものへ変更を検討している。過渡的なタイミングで加速されたビームをRFQのRFタイミング変更によって減らすとともに、チョッパー空洞のRFで偏向し、スクレーパで削り取る。このタイミングの定義を変更することで、ビームロスを完全に除去することに成功した。本発表では、マクロパルスの定義変更に伴うタイミングパラメータの変更、及び検証結果について報告する。

論文

HBase/Hadoopを利用したJ-PARC運転データアーカイバの改良

池田 浩; 菊澤 信宏; 吉位 明伸*; 加藤 裕子

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1312 - 1316, 2015/09

J-PARCのLINAC, RCSから得られる制御に必要な大量なデータは、現在PostgreSQLに格納しているが、これをHBaseに格納する計画を進めている。HBaseはいわゆるNoSQLと呼ばれるデータストアで、大量のデータをスケーラブルに扱うことが可能である。HBaseはHadoopの分散ファイルシステム上で構築され、複数のマシンで構成するクラスタを使用し、障害時の自動復旧や容量増設の容易性が利点として挙げられる。前回の発表では、Hadoopのバージョンアップによって単一障害点であったマスタノードを冗長化し、この新しいバージョンに対する我々のツールの対応と課題について述べたが、同時に、クラスタの構成そのものに対しても幾つかの問題点も述べた。今回の発表では、この問題への対応を含みクラスタの再構築で行ったことについて述べる。具体的には、マスタノード用ハードウェアの強化やノード構築の自動化スクリプトの作成、ノードのモニタリングの導入が挙げられる。また、新規ハードウェアや構成の変更から必要に応じてHadoop/HBaseの設定を調整し、システムのパフォーマンスの測定を行い、その結果と検討を報告する。

論文

Reaction-yield dependence of the ($$gamma$$, $$gamma$$') reaction of $$^{238}$$U on the target thickness

Negm, H.*; 大垣 英明*; 大東 出*; 早川 岳人; Zen, H.*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; 堀 利匡*; 羽島 良一; 静間 俊行; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(6), p.811 - 820, 2015/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Nuclear Science & Technology)

レーザーコンプトン散乱と原子核共鳴蛍光散乱に基づく、核種の非破壊検知、測定において、試料の厚みと測定精度の関係を調べるため、$$^{238}$$Uを試料とした実験を行った。

論文

Status of operation data archiving system using Hadoop/HBase for J-PARC

菊澤 信宏; 池田 浩; 加藤 裕子; 大内 伸夫; 吉位 明伸*

Proceedings of 10th International Workshop on Personal Computers and Particle Accelerator Controls (PCaPAC 2014) (Internet), p.193 - 195, 2015/02

J-PARCのLINAC, RCSから得られる制御に必要な大量なデータは現在PostgreSQLに格納しているが、データ量が日々増え続ける運転データベースの容量は10TBを超え、2020年には30TBから100TBに増えると予想されており、これらを安定的に管理する問題に直面している。これを解決するため、HadoopおよびHBaseを利用したデータアーカイビングシステムの開発を進めている。HBaseはHadoopの分散ファイルシステム上で構築され、複数のマシンで構成するクラスタを使用し、障害時の自動復旧や容量増設の容易性が利点として挙げられる。現在までに基本的なシステムの構築を終え、過去データの移行および長期運用を始めているが、Hadoop/HBaseのバージョンが上がることにともなってシステムの構成の見直しを行う必要が生じた。このデータアーカイビングシステムの現状について報告する。

論文

HBase/Hadoopを利用したJ-PARC運転データアーカイビング用ツールの開発

菊澤 信宏; 池田 浩; 吉位 明伸*; 加藤 裕子; 大内 伸夫

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.794 - 798, 2014/10

J-PARCのLINAC, RCSから得られる制御に必要な大量なデータは現在PostgreSQLに格納しているが、データ量が日々増え続ける運転データベースの容量は10TBを超え、2020年には30TBから100TBに増えると予想されており、これらを安定的に管理する問題に直面している。これを解決するため、HadoopおよびHBaseを利用したデータアーカイビングシステムの開発を進めている。HBaseはHadoopの分散ファイルシステム上で構築され、複数のマシンで構成するクラスタを使用し、障害時の自動復旧や容量増設の容易性が利点として挙げられる。また、検索時間は旧システムと比較して最大で1/5程度まで短縮化された。現在までに基本的なシステムの構築を終え、過去データの移行および長期運用を始めている。本件は、これらのデータベースシステム用ツールの作成上の問題点、および、新しいHBase/Hadoopのバージョンへの対応に関する問題点と、その検討・解決方法について報告するものである。

論文

RFイオン源&RFQ III共同テストスタンドタイミングシステムの製作

澤邊 祐希; 伊藤 雄一; 川瀬 雅人; 福田 真平; 鈴木 隆洋*; 菊澤 信宏; 大内 伸夫

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.748 - 751, 2014/10

J-PARC LINACでは、大強度ビーム達成に向け、セシウム添加高周波駆動負水素イオン源(RFイオン源)、及び50mA対応RFQ III号機への換装が予定されている。そのため、RFイオン源、及びRFQ III号機の共同テストスタンドを構築し、ビーム加速試験を行った。換装を円滑に進めるため、現在のJ-PARC加速器と互換性を考慮した制御系が求められた。しかし、RFイオン源は、現在稼働中の負水素イオン源とはプラズマ点火方法が異なるため、従来とは異なるタイミングパラメータを持ったタイミング信号を準備する必要があった。このため、RFイオン源用に新たなタイミング信号を用いたタイミングシステムを製作し、テストスタンドでのビーム加速試験では、このシステムを用いた。本発表では、RFイオン源、及びRFQ III号機の共同テストスタンドで構成した制御系のうち、主にタイミングシステムについて報告する。

論文

J-PARCリニアックの現状

小栗 英知; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 千代 悦司; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 篠崎 信一; 青 寛幸; 大越 清紀; 近藤 恭弘; et al.

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.389 - 393, 2014/10

J-PARCリニアックでは現在、ビームユーザに対する利用運転を行うとともに、リニアック後段の3GeVシンクロトロンにて1MWビームを加速するためのビーム増強計画を進めている。リニアックのビーム増強計画では、加速エネルギー及びビーム電流をそれぞれ増強する。エネルギーについては、181MeVから400MeVに増強するためにACS空洞及びこれを駆動する972MHzクライストロンの開発を行ってきた。これら400MeV機器は平成24年までに量産を終了し、平成25年夏に設置工事を行った。平成26年1月に400MeV加速に成功し、現在、ビーム利用運転に供している。ビーム電流増強では、初段加速部(イオン源及びRFQ)を更新する。イオン源はセシウム添加高周波放電型、RFQは真空特性に優れる真空ロー付け接合タイプ空洞をそれぞれ採用し、平成25年春に製作が完了した。完成後は専用のテストスタンドにて性能確認試験を行っており、平成26年2月にRFQにて目標の50mAビーム加速に成功した。新初段加速部は、平成26年夏にビームラインに設置する予定である。

論文

Hadoop・HBaseを利用したJ-PARC運転データアーカイビングの現状

菊澤 信宏; 吉位 明伸; 池田 浩; 加藤 裕子

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.230 - 234, 2014/06

J-PARCにおいては多数の機器により制御されており、Linac, RCSに関して約64000点にも及ぶEPICSレコードのデータを収集している。現状ではRDBMSのPostgreSQLを利用したシステムにてデータアーカイブを行っているが、性能や拡張性に対する諸問題に対応するため、分散処理フレームワークのHadoopと分散データベースのHBaseを利用した次世代アーカイブシステムについて検討し、テストシステムの実装と利用を行っている。このテストシステムの結果について報告する。

論文

J-PARC LINAC/RCSにおける波形データ同期システムの構築

川瀬 雅人*; 高橋 博樹; 加藤 裕子; 菊澤 信宏; 大内 伸夫

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.731 - 734, 2014/06

J-PARC LINAC/RCSでのデータ収集は、EPICS Channel Accessで得た時系列データの収集と、ビームに同期した波形データ収集の2種類ある。時系列データはIOCから得たデータ収集時刻をタイムスタンプとしてPostgreSQLによるデータベースに格納している。一方、ビームに同期した波形データは、Wave Endless Recorder (WER)によって収集している。WERでは入力されるトリガをカウントし、上位層でこのトリガ番号を管理するトリガカウンタを開発し、LAN経由で複数台のWERのトリガ番号を同期することが可能となっている。現在、この波形データ同期システムを本格導入するために、テストベンチによる検証を進めている。本発表では、波形データ同期システムの検証結果と将来の収集システムの構成などについて報告する。

論文

J-PARC RFイオン源&RFQ IIIテストスタンドの制御系の構築

福田 真平; 澤邊 祐希; 鈴木 隆洋*; 石山 達也*; 川瀬 雅人*; 伊藤 雄一; 加藤 裕子; 吉位 明伸; 菊澤 信宏; 大内 伸夫

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1122 - 1125, 2014/06

J-PARC LINACは、2014年にセシウム添加高周波駆動負水素イオン源(RFイオン源)のインストールが予定されている。また、同じく2014年に現在のRFQに替えてRFQ IIIへの換装も予定されている。現在J-PARC LINAC棟にて、RFイオン源とRFQ IIIの共同のテストスタンドを組み、ビーム加速試験を行うべく準備を進めている。J-PARC制御グループでは、これらテストスタンドにもJ-PARC加速器と同等の加速器制御環境が必要であると考え、制御系をデザインした。具体的には、機器を保護するためのMPS(Machine Protection System)の導入や機器を遠隔制御するためのEPICS環境の実装、各加速器構成機器へタイミング信号を送るためのタイミングシステムの構築である。本発表では、テストスタンドにおける制御系の構築について報告する。

論文

J-PARCリニアックRFチョッパ用の高周波源システムの改造

二ツ川 健太*; 池上 雅紀*; 伊藤 雄一; 菊澤 信宏; 佐藤 文明; 篠崎 信一; 鈴木 隆洋*; 千代 悦司; 平野 耕一郎; Fang, Z.*; et al.

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1149 - 1153, 2014/06

J-PARCリニアックでは、MEBT部に2つの空胴で構成されたRFチョッパを導入し、不要なビームをRFで蹴り出すことにより櫛形構造を持つ中間パルスを生成して、RCSへ入射している。RFチョッパの高周波の立上り・立下り時の過渡領域のビームは、半端に蹴り 出されるために下流でのビーム損失の原因となり得る。そこで、RFチョッパには、素早い応答性が要求され、Q値の低い空胴と帯域の広い半導体アンプが採用されている。しかし、以前のシステムでは2つのチョッパ空胴をU字型の同軸管で直列に接続し、1つの高周波源で運用していたこともあり、高周波の立下り時に大きなリンギングが見られた。そこで、2012年の夏季シャットダウン中に、新たに半導体アンプを追加し高周波源を2台体制にして、各空胴を独立にドライブするシステムに改造した。その結果、立下り時のリンギングは小さくなり、ビーム電流15mAの条件下で立上り・立下り時間が約20nsecを達成した。現在は、半導体アンプが故障したために、以前の直列接続のシステムに戻っているが、本講演では2台体制の並列接続システムの成果について発表を行う。

論文

J-PARCリニアック制御信号分配システムの改修

二ツ川 健太*; 伊藤 雄一; 菊澤 信宏; 小林 鉄也*; 佐藤 文明; 篠崎 信一; 鈴木 隆洋*; Fang, Z.*; 福井 佑治*; 道園 真一郎*

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1126 - 1129, 2014/06

J-PARC加速器全体のタイミングシステムとして、12MHzクロック, 50Hzトリガ, タイプコードと呼ばれる制御ワード信号の3種類の信号が使用されている。それらの信号は、中央制御室で生成され、光信号で各加速器施設に分配される。リニアックでも、地上部のクライストロンギャラリの上流部で各信号を受け取り、そこで分岐され、各ステーションに分配される。ただし、ここでの分岐・分配システムは、光信号をO/Eモジュールで受信して電気信号に変換し、FANOUTモジュールを使用して電気的に分岐、それの信号をE/Oモジュールで再度光信号に変換して各ステーションに分配するという非効率的な構成となっていた。ここでは、多大なモジュール数を必要としたために度々の故障事例があり、隣には温度に敏感なLLRFのラックが納入されていたこともあり排熱などが問題になった。そこで、2013年の夏季シャットダウン中に光アンプと光カプラを使用したシステムを導入する予定である。この導入によりシンプルなシステム構成となり、トラブル数を低減できると期待できる。

論文

Analysis of nuclear resonance fluorescence excitation measured with LaBr$$_{3}$$(Ce) detectors near 2 MeV

Omer, M.*; Negm, H.*; 大垣 英明*; 大東 出*; 早川 岳人; Bakr, M.*; Zen, H.*; 堀 利匡*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 729, p.102 - 107, 2013/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:53.77(Instruments & Instrumentation)

LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータ検出器による原子核共鳴蛍光散乱(NRF)の測定性能を、ゲルマニウム検出器と比較して議論した。多くの核物質が励起準位をもつ2MeV領域に着目した。Duke大学の高強度$$gamma$$線施設(HIGS)において、2.12MeV$$gamma$$線をB$$_{4}$$C試料に照射し、$$^{11}$$Bの共鳴を測定した。測定データに対してSNIPアルゴリズムによるバックグラウンドの処理を行い、LaBr$$_{3}$$(Ce)検出器の測定限界を求めた。

論文

Nuclear resonance fluorescence of $$^{235}$$U measured with high-resolution LaBr$$_3$$(Ce) scintillation detectors

Omer, M.*; Negm, H.*; Zen, H.*; 大東 出*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; 大垣 英明*; 羽島 良一; 静間 俊行; 早川 岳人; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 52(10), p.106401_1 - 106401_4, 2013/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:73.07(Physics, Applied)

Duke大学の高強度$$gamma$$線施設(HIGS)からのエネルギー1733keVの準単色$$gamma$$線ビームを用いて、$$^{235}$$Uの原子核共鳴蛍光散乱(NRF)の測定を行った。検出器として、LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータ(長さ7.62cm、直径3.81cm)を8本組み合わせたアレイを用いた。また、4本のゲルマニウム検出器(相対効率60%)を比較のために用いた。LaBr$$_3$$(Ce)で測定したNRFの積分断面積が、過去のデータとよく一致することを確認した。

論文

Development of J-PARC time-series data archiver using distributed database system

菊澤 信宏; 吉位 明伸; 池田 浩; 加藤 裕子

Proceedings of 14th International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 2013) (Internet), p.584 - 586, 2013/10

J-PARCは多数の機器により構成され、Linac、RCSに関してこれらの機器制御に関する約64000点以上のEPICSレコードのデータを収集している。現状のシステムではRDBMS(Relational DataBase Management System)であるPostgreSQLを利用したシステムにてデータを格納しているが、可用性や性能,拡張性の面で十分とは言い切れない。したがって、将来にわたって増加し続ける時系列データに対応できる柔軟性に富んだ新たなシステムが必要と考える。この課題を解決するために、多数のサーバで構成され容量の追加が容易な大規模分散データベースの利用について検討し、オープンソースで開発が進められているHBaseを使用したシステムの構築を行った。これらの検証から得られた結果ついて報告する。

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