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神谷 潤一郎; 古徳 博文*; 黒澤 俊太*; 高野 一弘; 柳橋 享*; 山本 風海; 和田 薫
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 24(8), p.083201_1 - 083201_23, 2021/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)J-PARC 3GeVシンクロトロンのビーム運転実績を積み重ねるにつれ、大強度陽子ビームの運転が真空システム対して当初の想定よりもより大きな影響があることがわかった。これらの影響は大強度ビームによる装置の誤動作とビームラインの圧力上昇という、2つのカテゴリーに分けられる。前者の典型例は、大強度ビーム起因の放射線によるターボ分子ポンプコントローラーの故障およびそれに伴うポンプ本体のタッチダウンによる故障である。我々はこの問題をコントローラーとポンプ間のケーブルを200mまで長尺化することに加え、高強度のタッチダウンベアリングを開発することで解決した。後者の典型例は、ビーム強度の増加に伴うビームラインの急激な圧力上昇である。我々は蓄積したデータの傾向を詳細に分析しイオン衝撃ガス脱離モデルを適用することで、この動的圧力の機構解明を行った。さらに圧力上昇抑制には表面分子量の低減と排気速度増加が重要であることを示し、実際のビームラインに対して両者を実現できる非蒸発型ゲッターポンプをインストールした。結果、大強度ビーム運転時の圧力上昇を大幅に低減することに成功した。
神谷 潤一郎; 山本 風海; 高野 一弘; 古徳 博文; 和田 薫*; 柳橋 亨*; 黒澤 俊太*
no journal, ,
J-PARC 3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron: RCS)は2007年に最初のビーム加速・取り出しに成功して以来、継続してユーザーへのビーム供給を行ってきている。その間、ビームコミッショニングチームによるビーム調整と機器の運転維持・高度化を実施することでビーム強度を徐々に上げてきた。これまでユーザー運転としては、物質生命科学実験施設へは出力ビーム強度600kWでのユーザー運転の実績がある。また1MWでの試験も何度が行った。そのような大強度ビーム運転において、ビームライン圧力が数桁も上昇する場合があることがわかってきた。本報告では、ビームロスに直接つながるビームライン圧力増加を低減することを目的とし、これまでの大強度ビーム運転時の動的圧力の挙動を整理し、解析的計算を用いて、圧力上昇に決定的なパラメーターを解明し、実際の真空システムの改善へつなげること目的とする。
Do, V. K.; 古瀬 貴広; 太田 祐貴; 佐野 友一; 岩橋 弘之; 本間 駿太; 一條 祐里奈; 黒澤 きよ子*; 遠藤 翼*; 元木 良明*; et al.
no journal, ,
本報では、HClフリーのコンクリートマトリクスからのSnの分離・回収手法について報告する。固相抽出前のコンクリート溶解液処理として2つの手法を検討し、その後、TEVAレジンを用いた固相抽出試験を実施した。その結果、本手法によるコンクリートマトリクスからのSnの分離・回収は高い回収率と再現性を示した。本研究では、ICP-MSにより
Snの測定するためのコンクリート瓦礫からのSnの分離手法の検討を行った。
Pdの高感度迅速分析法の検討岩橋 弘之; Do, V. K.; 古瀬 貴広; 太田 祐貴; 本間 駿太; 黒澤 きよ子*; 元木 良明*; 廣沢 孝志
no journal, ,
Pdは、長半減期(650万年)
線放出核種であるため、放射能分析では煩雑な分離作業と長時間の測定が必要となる。ICP-MS/MSは2つの四重極マスフィルタによる質量数の選別とコリジョンリアクションセル(CRC)によりスペクトル干渉を低減させることで、短時間で高感度な分析が可能と考えられる。そこで、本研究では、Pdに対して、高い選択性を有する抽出クロマトグラフィーと、ICP-MS/MSを組み合わせることで高感度かつ簡易迅速なPd分析手法の開発を試みた。本報では、抽出クロマトグラフィーによるPdの分離条件およびICP-MS/MSによるPd測定条件の最適化を行い、放射性がれきへの適用性を評価した結果について報告する。
山田 逸平; 神谷 潤一郎; 仲野谷 孝充; 黒澤 俊太*; 柳橋 享*; 志賀 隆史; 和田 薫*; 割貝 敬一
no journal, ,
大強度陽子加速器施設J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、大電流かつ速い繰り返しにより、1MWの大強度ビーム出力を実現している。大強度加速器の安定な運転にはビームライン内を超高真空に維持することが重要であり、J-PARC RCSでは1MW出力を実現するために、ターボ分子ポンプとドライスクロールポンプの組み合わせの真空排気系を主として用いている。しかし、現在のJ-PARC RCSの真空システムにおいては、構造的に摺動部を持つドライスクロールポンプはメンテナンス頻度が高い、今後の更なる大強度化を考慮すると現在の真空圧力では不十分である、という課題が残されている。そこでドライスクロールポンプの代わりに、摺動部を持たないルーツポンプへの置き換えを進めており、2年以上メンテナンスフリーで運転できる実績を得た。また、ビームラインの極高真空化を目指して非蒸発型ゲッターポンプの増設を進めており、ターボ分子ポンプと合わせて利用することで極高真空化の実現可能性を得た。
山田 逸平; 神谷 潤一郎; 仲野谷 孝充; 黒澤 俊太*; 柳橋 享*; 志賀 隆史; 和田 薫*; 割貝 敬一
no journal, ,
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は1MWの陽子ビームを供給しており、その安定な運転にはビームラインを真空に維持することが必須である。RCSはビームの大口径化による空間電荷の緩和、および真空内外に設置した電磁石による磁場の利用により、安定な大強度ビーム運転を実現している。大口径(=大容量)かつ真空容器内に設置された電磁石からの多量の放出ガスがある状況下においても安定に超高真空を維持するために、RCS真空システムでは輸送式ポンプであるターボ分子ポンプを主排気装置として利用している。ターボ分子ポンプの前段にはドライスクロールポンプを利用してきたが、摺動部が原因の予期しない故障の頻度が高いため、摺動部を持たないルーツポンプへの置き換えを進めてきた。現在までの運転経験から、ルーツポンプは5年以上メンテナンスフリーで運転可能であるという実績を得た。また、J-PARC加速器の将来の大強度化および重イオン加速計画では、加速器の安定運転のために現状の1/10の真空圧力が必要となる。現在の残留ガスの主成分は水素および水であるため、これらの排気に有利な非蒸発型ゲッターポンプの増強を進めている。その結果、ポンプを増強した場所の周辺では予想通り水素や水を排気することで、圧力が1/10程度になるという結果を得た。
Snの高感度分析手法の検討太田 祐貴; Do, V. K.; 古瀬 貴広; 佐野 友一; 岩橋 弘之; 本間 駿太; 一條 祐里奈; 黒澤 きよ子*; 遠藤 翼*; 元木 良明*; et al.
no journal, ,
Sn(半減期: 約21万年)は、線放出核種であり長半減期であることから、放射能測定による低い濃度レベルでの定量では煩雑な前処理と長時間の測定を要する。近年開発されたトリプル四重極誘導結合プラズマ質量分析装置(以下、ICP-MS/MS)は、同重体や多原子イオンの影響を効果的に除去でき、簡易な前処理と短時間測定で高感度の分析が可能である。本研究では、ICP-MS/MSによるSn測定条件の最適化を行い、妨害核種のTe等によるスペクトル干渉の影響を評価することで、福島第一原子力発電所から発生する放射性がれきを対象としたSn分析に対するICP-MS/MSの適用性を検討した。
