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奥村 義和; Gobin, R.*; Knaster, J.*; Heidinger, R.*; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; et al.
Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02A739_1 - 02A739_3, 2016/02
被引用回数：7 パーセンタイル：35.23(Instruments & Instrumentation)IFMIFは40MeV/125mAの重水素ビームを発生する2基の線形加速器を用いた核融合材料照射施設である。日欧の幅広いアプローチ活動のもとで、原型加速器(LIPAc)を用いた実証試験が開始されており、その目標は9MeV/125mAの連続重水素ビームを発生することである。フランスで開発された入射器は、既に日本の六ヶ所の国際核融合研究開発センターに搬入され、2014年から運転と試験が開始されている。これまでに、100keV/120mAの連続水素ビームを0.2
.mm.mradのエミッタンスのもとで生成することに成功している。
前原 直; 助川 圭一*; 只野 秀哉*; 春日井 敦; 鈴木 寛光; 阿部 和彦*; 奥 隆司*; 杉本 昌義
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1140 - 1142, 2015/09
国際核融合中性子照射施設(IFMIF)加速器系の工学設計工学実証活動((EVEDA)では、重陽子イオンビーム125mAを9MeVまで定常運転で加速するためにInjector(100kV-140mA)、運転周波数175MHzを採用したRFQライナック(0.1-5.0MeV-130mA)と超伝導RFライナック(5.0MeV-9MeV-125mA)の開発を進めている。RFQライナックでは8つのRFインプットカプラーを用いて1.4MWレベルのRF電力入射が要求されている。このために6 1/8インチ同軸導波管をベースにループアンテナを採用した定常化RFカプラーの設計を行った。この設計ではループアンテナ内部、内部導体及び高周波窓に冷却チャンネルを設けて常水圧にて数kWレベルの熱除去を施した。試作したRFカプラーの耐電力試験ではHigh-Q load circuitを用いて定在波による耐電力試験を行い、等価的なRFパワー200kW-14秒のCW運転を実証した。この200kW-CW運転のためにはパルス幅1msec Duty 1/2において5日間のRFエージングよる脱ガスを行いカプラーの高周波窓やRFコンタクト部からのガス放出に問題無いことを実証した。本講演では、試作したRFインプットカプラーのHigh-Q load circuitを用いた耐電力試験について発表する。
奥村 義和; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; Gobin, R.*; Harrault, F.*; Heidinger, R.*; et al.
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.203 - 205, 2015/09
日欧協力のもと、国際核融合中性子照射施設(IFMIF)の工学設計工学実証活動(EVEDA)が2007年から開始されている。IFMIFにおける最大の開発課題は、40MeV/250mA/CWの重水素イオンビームを発生できる大電流加速器であり、現在、その原型加速器(9MeV/125mA/CW)の試験を六ヶ所村の国際核融合研究センターにおいて段階的に実施している。試験は日欧の事業チームメンバーと、入射器を担当したフランスサクレー研究所などの欧州ホームチーム,日本ホームチームのメンバーから構成される原型加速器統合チームが担当している。入射器については、2014年から試験を開始し、現在までに100keV/120mA/CWの水素イオンビームを0.3mm.mrad以下のエミッタンスで生成することに成功している。2015年には、高周波四重極加速器(RFQ)用高周波電源の搬入据付が開始され、入射器の試験の終了とともにRFQ本体の据付も開始される予定である。本稿では、入射器の実証試験の結果とともに、RFQ,超伝導リニアック,高周波電源,ビームダンプ等の現状について報告する。
高橋 博樹; 前原 直; 小島 敏行; 成田 隆宏; 堤 和昌; 榊 泰直; 鈴木 寛光; 杉本 昌義
Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2066 - 2070, 2014/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)On the Linear IFMIF/EVEDA Prototype Accelerator (LIPAc), the engineering validation up to 9MeV by employing the deuteron beam of 125mA are planning at the BA site in Rokkasho, Aomori, Japan. Since the deuteron beam-power is achieved to a 1 MW level, and 
-ray and neutron is a critical issue. An establishment for safety management is indispensable to reduce radiation exposure for personnel and radio-activation for accelerator components. For this purpose, Personnel Protection System (PPS) of LIPAc control system, which works together with the radiation monitoring system and the access control system and etc., are applied. In this article, three function of personnel access control, radiation monitoring and operation control of the LIPAc for safety management will be presented in details.
前原 直; Antonio, P.*; 市川 雅浩; 高橋 博樹; 鈴木 寛光; 杉本 昌義
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.561 - 563, 2014/06
IFMIF/EVEDAの原型加速器では、共振周波数175MHzを採用したRFQ線形加速器(0.1-5.0MeV-130mA)の開発を進めている。このRFQでは、8つのRFインプットカプラーを用いてトータル1.38MWの高周波電力入力が要求され、6 1/8インチ同軸導波管をベースにループアンテナを採用した定常化(CW)運転RFインプットカプラーの開発を行っている。ループアンテナの大きさは、実機モデルを模擬した長軸アルミRFQ(L=9.8m)を用いたカップリングファクターの測定により決定した。またCW運転での高周波損失による発熱を除去するためにループアンテナ内部に冷却チャンネルを設けて、ループアンテナでの300Wレベルの熱負荷に対して水冷方式にて数kWレベルの十分な熱除去を可能とした。さらにループアンテナ構造を持つRFインプットカプラーの高周波伝送試験のために、新たにカップリングキャビティを設計し、カップリングキャビティに2つのRFカプラーを接続してRF伝送試験を開始した。本講演では、IFMIF/EVEDA原型加速器のRFQ線型加速器のRFインプットカプラーとカップリングキャビティの工学設計について発表する。
高橋 博樹; 小島 敏行; 成田 隆宏; 前原 直; 榊 泰直; 鈴木 寛光
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.724 - 727, 2014/06
国際核融合材料照射施設(IFMIF)に関する工学実証及び工学設計活動(EVEDA)におけるプロトタイプ加速器(Linear IFMIF Prototype Accelerator: LIPAc)は、定常運転モードで9MeV/125mAの重陽子イオンビームを加速する。LIPAc制御システムの人員保護システム(PPS), 機器保護システム(MPS)及びタイミングシステム(TS)は、安全上及び機器動作上重要なシステムであり、ハードワイヤにより加速器サブシステム(入射器, RFQなど)と信号の授受を行うことから、インターフェース及び信号授受後の動作シーケンスの調整が重要である。また、不具合が見つかった場合の対応に時間がかかることから、EUから日本に輸入される前にEU側所掌の機器との組合せ試験の実施が必須である。そこで、これら確実な動作を実現するために加速器制御系開発当初から実機に用いるPLC, MPSユニット, TSモジュールを使ったテストベンチの開発に着手した。そしてEUで行われた入射器の動作試験において、開発したテストベンチを入射器と接続し、インターフェースの確認試験、並びに、信号授受後の動作確認試験を実施した。本件ではEUにて実施した入射器とPPS, MPS, TSのインターフェース試験について報告する。
高橋 博樹; 前原 直; 榊 泰直; 市川 雅浩; 鈴木 寛光; 杉本 昌義
Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.261 - 263, 2014/04
デモ核融合炉の材料開発のために、加速器を用いた中性子照射施設が必要とされている。そして、D-Liストリッピング反応による中性子生成により14MeVの中性子束を得るために、40MeVの重陽子ビームが液体リチウムに入射されることがIFMIFの設計方針となっている。重陽子の加速器においては、ビームロスによる放射化の評価が重要である。本件では、5MeVと9MeVの実験データを用いて、ビームロスにより生成される空気中の放射化をPHITSコード、及び、DCHAINコードを用いて評価した。
-ray and neutron area monitoring system of linear IFMIF prototype accelerator building高橋 博樹; 小島 敏行; 成田 隆宏; 堤 和昌; 前原 直; 榊 泰直; 西山 幸一
Fusion Engineering and Design, 88(9-10), p.2736 - 2739, 2013/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)IFMIFプロトタイプ加速器の放射線安全のために、線と中性子線のエリアモニタリングシステムを設計した。これらの測定データは、システムの監視盤と加速器制御系の両方で監視とデータ収集が行われる。一方で、積算線量が閾値を越えた場合インターロック信号は加速器制御系の人員保護システム(PPS)と機器保護システム(MPS)に出力される。この信号受信後、PPSとMPSは素早くビームを停止して、放射線にかかる安全を確保する。このようにして本システムは、ハードワイヤのインターロック信号伝送による高い信頼性の確保と、エリアモニタリングシステムと加速器制御系間のデータ共有性能の両立を実現している。
前原 直; Palmieri, A.*; Mereu, P.*; 市川 雅浩; 高橋 博樹; Comunian, M.*; 鈴木 寛光; Pisent, A.*; 杉本 昌義
Fusion Engineering and Design, 88(9-10), p.2740 - 2743, 2013/10
被引用回数：3 パーセンタイル：25.73(Nuclear Science & Technology)For the IFMIF/EVEDA RFQ linac, engineering design of the RF input coupler is carried out. The RF input coupler with a cooling port (
= 
/4), based on a 6 1/8 inch co-axial waveguide, is designed for the CW operation, and cooling channels are installed into the inside of loop antenna, the outer-conductor and the inner-conductor around RF window. For the loop size, RF coupling factors on beam loading are evaluated with based on the measured S
parameter and Q value on Aluminum RFQ module. In order to fulfill the acceptance Q
value of 9000 for the RFQ, the insertion depth of L = 45 mm is chosen. For this loop antenna size, magnetic field strength around the loop and surface loss density on the loop are evaluated, it is found to satisfy with the RF coupler acceptance values.
高橋 博樹; 前原 直; 榊 泰直; 鈴木 寛光; 杉本 昌義
JAEA-Conf 2013-002, p.109 - 112, 2013/10
In the IFMIF/EVEDA prototype accelerator, the engineering validation up to 9 MeV is planned by employing the deuteron beam of 125 mA at the BA site in Rokkasho. In the acceleration of deuteron beam, the activation is critical issues, and the analyses as for isotope productions in the air are indispensable for safety assessment. In the air activation, the 
Ar is the most important for maintenance works in accelerator vault, and the exhaust management has to be established. For this analysis, the experimental data are used as a source term in neutron transportation and the activation analyses for the air in an accelerator vault are performed by PHITS code and DCHAIN code. The neutron flux around the BD due to the deuteron beam of 5 MeV and 9 MeV are evaluated for the current IFMIF/EVEDA Accelerator design, and it is found that maintenance works cannot be started immediately after deuteron beam operation.
前原 直; 市川 雅浩
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3284 - 3286, 2013/07
In the design of prototype RFQ linac for the IFMIF/EVEDA Project, a 175 MHz RFQ, which has a longitudinal length of 9.78 m, was proposed to accelerate deuteron beam up to 5 MeV. The operation frequency of 175 MHz was selected to accelerate a large current of 125 mA in CW mode. The overall driving RF power of 1.28 MW by 8 RF input couplers has to be injected to the RFQ cavity. For the transmitted RF power tests of RF couplers, a coupling cavity to connect with two RF couplers is needed. For this purpose, two types of coupling cavity for the 175 MHz have been designed. One is a capacitive coupling cavity with the 6 1/8 inch co-axial waveguide and double loop coupling structures, and the other one is a ridge cavity type with a rectangular waveguide. In this article, these RF designs and engineering designs will be presented in details.
前原 直; 市川 雅浩; Palmieri, A.*
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3287 - 3289, 2012/09
In the design of prototype RFQ linac for the IFMIF/EVEDA Project, a 175 MHz RFQ, which has a longitudinal length of 9.78 m, was proposed to accelerate deuteron beam up to 5 MeV. The operation frequency of 175 MHz was selected to accelerate a large current of 125 mA in CW mode. The overall driving RF power of 1.28 MW by 8 RF input couplers has to be injected to the RFQ cavity. As a part of the validation of the coupler design, the beta factor (coupling coefficient) was measured on Aluminum RFQ at INFN Legnaro with on-purpose, real-scale dummy aluminum couplers for the installed depths of L = 27, 40, 45, 48 and 73 mm. In this article, measurement and calculation results performed with the 3D code HFSS for coupling factor evaluation will be presented in details.
-ray and neutron energy for area monitoring system in the IFMIF/EVEDA accelerator building高橋 博樹; 前原 直; 榊 泰直; 平林 慶一*; 日高 浩介*; 執行 信寛*; 渡辺 幸信*; 相良 建至*
Fusion Engineering and Design, 87(7-8), p.1235 - 1238, 2012/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)IFMIF/EVEDA加速器は9MeV, 125mAのD
ビームの加速器であり、六ヶ所サイトに計画されている。加速器系設備では、中性子及び線モニターと連携したエリアモニターを構築する計画している。採用予定の中性子及び線の検出レベルは、1.5eV
15MeV領域レベルであり、現在の遮蔽設計において、これらの検出レベル以下となるような遮蔽であるかどうか検証することが安全審査のために必要不可欠である。このためにD重陽子イオンビーム入射による銅からの中性子角度分布のエネルギー依存性を九州大学との共同研究で取得し、この核データを用いてビームダンプから発生する線及び中性子のエネルギー減衰についてPHITSコードを用いて解析した。本報告では、ビームダンプの構造、加速器室を現設計に近いジオメトリとして評価を行う。
-ray and neutron area monitoring system for the IFMIF/EVEDA accelerator building高橋 博樹; 前原 直; 小島 敏行; 久保 隆司; 榊 泰直; 竹内 浩; 設楽 弘之; 平林 慶一*; 日高 浩介*; 執行 信寛*; et al.
Fusion Engineering and Design, 86(9-11), p.2795 - 2798, 2011/10
被引用回数：2 パーセンタイル：18.29(Nuclear Science & Technology)IFMIF/EVEDAの加速器実験では、ビームダンプのターゲット材として銅を採用した設計が進められており、最大9MeVの重陽子ビームが入射される計画である。このため大量の中性子が発生するとともに、ビームダンプの熱負荷除去ための水やコンクリート遮蔽材による線生成が予想できる。加速器系設備では、中性子及び線モニターと連携したPPSを構築する計画している。採用予定の中性子及び線の検出レベルは、それぞれ0.025eV15MeV, 80keV1.5MeV領域レベルであり、現在の遮蔽設計において、これらの検出レベル以下となるような遮蔽であるかどうか検証することが安全審査のために必要不可欠である。このために9MeV重陽子イオンビーム入射による銅からの中性子角度分布のエネルギー依存性を九州大学との共同研究で取得し、この核データを用いて水及びコンクリートにおける線及び中性子のエネルギー減衰についてPHITSコードを用いて解析した。
前原 直
JAEA-Conf 2011-002, p.41 - 46, 2011/09
The International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) is an accelerator-based neutron irradiation facility to develop materials for a demonstration fusion reactor next to the International Thermonuclear Reactor (ITER). For providing materials to make a decision of IFMIF construction, Engineering Validation and Engineering Design Activities (EVEDA) under the Broader Approach (BA) agreement have been started. For the prototype accelerator, the acceleration tests up to 9 MeV by employing the deuteron beam of 125 mA, are planned in Rokkasho, Aomori, Japan. The present status of the IFMIF/EVEDA accelerator development is presented.
前原 直; 高橋 博樹; 榊 泰直; 平林 慶一*; 日高 浩介*; 執行 信寛*; 渡辺 幸信*; 相良 建至*
JAEA-Conf 2011-002, p.199 - 204, 2011/09
In the IFMIF/EVEDA project, the engineering validation through accelerator prototype for deuteron CW beam acceleration up to 9 MeV with output current of 125 mA is planning at the BA site in Rokkasho, Aomori, Japan. The activation due to beam loss or stopping of deuterons is critical to achieve successful beam operation, analyses of source terms of radiation and activities in the accelerator structural materials, Cu, SUS316, Fe, etc., are indispensable for safety assessment to obtain permission of operation. Since there was no experimental data for Cu(d,nx) reaction in the range of 5-9 MeV, deuteron induced thick target neutron yield at 5 MeV and 9 MeV were measured in collaboration with Kyushu University. In this article, the experimental data at 9 MeV is used as a source term in neutron transportation, and isotope productions in the materials; Copper, iron and stainless steel, are evaluated by PHITS code.
高橋 博樹; 小島 敏行; 堤 和昌; 成田 隆宏; 西山 幸一; 榊 泰直; 前原 直
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.1734 - 1736, 2011/09
IFMIF/EVEDA加速器制御系は、中央制御システム(CCS),制御系LAN(LAN),人員保護システム(PPS),機器保護システム(MPS),タイミングシステム(TS)と機器制御システム(LCS)の6サブシステムで構成される。IFMIF/EVEDA加速器は、出力1MWのDビームの加速器であるため、この制御システムには高い信頼性、並びに、ビームコミッショニングなどのためのさまざまな運転を実現する有用性が要求される。これらの要求実現のために、初期段階として、われわれは特にPPS, MPSとTSの開発を進めている。この発表は、PPS, MPSとTSのハードウェア開発状況についてまとめたものである。
前原 直
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.101 - 103, 2011/09
IFMIF/EVEDAプロジェクトの原型四重極線形加速器設計において、重陽子を5MeVまで加速するために軸長さ9.78mの結合型RFQが提案された。125mAの大電流を連続運転において加速するために運転周波数として175MHzが選ばれた。RFQでは、8個のRF入力結合系から1.28MWのRFを入射しなければならない。RF入力結合系の設計として、ループアンテナと6 1/8インチ同軸導波管をベースとした高周波真空窓の高周波損失を解析した。会議では、これらの結果と連続運転中の熱解析結果について詳細に発表する。
執行 信寛*; 日高 浩介*; 平林 慶一*; 中村 泰博*; 森口 大輔*; 隈部 正洋*; 平野 秀峻*; 平山 嵩祐*; 内藤 有紀*; 本岡 親英*; et al.
Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1725 - 1728, 2011/08
The double differential thick target neutron yields from 9 MeV deuteron incidences were measured at the Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory. A copper and a titanium foils which are thick enough for a deuteron to stop in the foils were placed at the center of a vacuum chamber. An NE213 liquid organic scintillator was employed to detect neutrons emitted from targets and placed at 9 directions from 0
to 140. To consider the contribution of scattered neutrons from the floor, we also measured neutron yields with an iron shadow bar located in front of the scintillator. Because incident deuteron beam was not pulsed and the Time-of-Flight method was not applied, the energy spectrum was derived from unfolding the light output spectrum using the FORIST code. The detection efficiency was calculated with the SCINFUL-QMD code. The experimental results were compared with the calculation data of the TALYS code, and it turned out that the calculation data does not reproduce the experimental ones satisfactorily.
大西 世紀; 前原 直; 榊 泰直; 佐藤 聡; 落合 謙太郎; 今野 力
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.9, p.190 - 192, 2010/08
現在IFMIF/EVEDA計画では六ヶ所サイトに試験用の重陽子加速器施設が建設されている。この建設に先立ち、加速器室の遮へい設計を行った。当研究ではIFMIF/EVEDA加速器室のプロトタイプモデルに対し、モンテカルロ輸送計算コードMCNPとFENDL/MC-2.1断面積ライブラリを用いた。計算の結果、実効線量率は加速器室外壁上のビームダンプ最近傍点で0.5
Sv/h、ビーム軸延長線上の点では0.05Sv/hとなり、常時立入り可能な管理区域の基準を満たしていることを確認した。
