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薄井 絢; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 織茂 貴雄*; 金井 信二*; 青木 勇希*; 橋爪 将司*; et al.
第28回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.117 - 119, 2015/12
原子力機構高崎量子応用研究所のイオン照射施設(TIARA)の3MVタンデム加速器、400kVイオン注入装置、3MVシングルエンド加速器の平成26年度における運転と整備の状況を報告する。シングルエンド加速器は、昇圧系トラブルによる2日間の研究利用運転の中止があったが、他の2台は、平成26年度に続き100%の稼働率を維持した。また、タンデム加速器はCoイオン(~12MeV, 3価)を新たに利用可能イオン種に加えた。タンデム加速器では、ターミナルの電圧安定度が極端に低下(1E-4以下)する現象について対策を講じた。加速電圧は、高電圧ターミナルの電圧測定値と電圧設定値の差分をもとに、ターミナルに蓄積される電荷量を制御することで安定に保たれる。電圧安定度の低下は、加速器のグランドベース(フレーム)から電源アースやCAMAC電源筐体を経由して電圧設定値の信号に誘導される100Hzの電源高調波ノイズが原因であると分かった。そこで、絶縁シートを用いて電源筐体とフレームの電気的絶縁及び電源アースの切り離しを試みた。その結果、電圧設定値の信号に誘導されていた100Hzのノイズが減少し、電圧安定度は2E-5程度に回復した。
湯山 貴裕; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 石坂 知久; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 薄井 絢; 宮脇 信正; et al.
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.302 - 304, 2015/09
日本原子力研究開発機構のイオン照射施設TIARAでは4台の加速器により、材料・バイオ技術の研究開発への利用を主として、広範囲のエネルギー及び多様なイオン種のビームを提供している。本発表では2014年度のTIARAの稼働状況、保守・整備及び技術開発を報告する。保守・整備及び技術開発の主要な内容を以下に示す。サイクロトロンの高周波系において、ショート板用接触子に焼損が発生したため、接触子の交換及び焼損箇所の研磨を行うことで復旧させた。原因調査の結果、経年劣化によりフィードバックケーブルが断線しかかっていたため、不必要な高電圧が印加されたことが原因と判明した。サイクロトロン制御システムに関して、サポートが停止されたWindows XPをWindows 7に変更し、これに伴い制御システムを更新するとともに、トレンドグラフのログデータ保存機能、操作画面上の制御対象一括選択機能の付加など、各種機能を向上させた。C
イオンビームの計測に関して、複雑な二次荷電粒子を生成するCイオンビームの正確な電流測定のために、サプレッサー電極の構造を改良することで二次荷電粒子を十分捕集するファラデーカップを開発した。
薄井 絢; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 織茂 貴雄*; 金井 信二*; 青木 勇希*; et al.
第27回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.118 - 121, 2015/03
平成25年度の原子力機構高崎量子応用研究所のイオン照射研究施設(TIARA)の3MVタンデム加速器、400kVイオン注入装置、3MVシングルエンド加速器はマシントラブルによる実験の中止がなく、年間運転計画に対する稼働率は100%であった。年度末に補正予算を用いて老朽化した装置の更新を行うため、2月末までに土曜日を利用するなど、年間運転計画を前倒しすることで年度当初に計画した研究利用時間を確保した。各加速器の運転時間は、それぞれ例年並みの2,062時間, 2,320時間, 1,866時間であった。また、タンデム加速器は10月に総運転時間40,000時間を達成した。タンデム加速器では、断続的にターミナルの電圧安定度が極端に低下する現象が起こっている。その原因は、GVMアンプ, CPOアンプ及びターミナルポテンシャルスタビライザ(TPS)等のフィードバック制御に関わる機器の異常ではなく、TPSに入力信号に生じる50
100Hzの周期的な電圧変動にあることが判明した。この電圧変動は建屋や周辺機器からのノイズによるものではなかったため、他の原因と考えられるCAMAC電源の電圧変動との関係を今後調査する。
宮脇 信正; 倉島 俊; 柏木 啓次; 奥村 進; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 158, 2014/03
A phase bunching effect in the central region of the JAEA AVF cyclotron has been investigated to obtain a narrow beam phase width necessary for extraction of a low energy spread beam. Simulation of a beam trajectory in the central region indicated that phase bunching was generated for the acceleration harmonic number (
) 2 and 3. The beam phase distribution of a 260 MeV 
Ne
( = 2) beam in the cyclotron was measured in order to experimentally confirm the phase bunching effect. As a result, reduction of the phase distributions from 
18.9 to 4 RF degrees was observed as consistent with the calculation results.
宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 薄井 絢; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 奈良 孝幸; et al.
JAEA-Review 2013-059, JAEA Takasaki Annual Report 2012, P. 179, 2014/03
平成24年度の3台の静電加速器は、ユーザのキャンセルを除きほぼ年間計画に沿って運転された。運転日数はタンデム加速器で171日、イオン注入装置で149日、シングルエンド加速器で168日であり、年間の運転時間は各々2,073時間, 1,847時間, 2,389時間で例年と同水準の運転時間であった。平成21年度から新たに創設され、実施機関として採択された文部科学省補助事業の「先端研究施設共用促進事業」では、11日の利用があった。タンデム加速器では故障による停止はなかったが、イオン注入装置ではイオンの生成不良で1日、シングルエンド加速器ではタンク内のイオン源ガス流量調整バルブの故障により4日停止した。イオン注入装置では、高速クラスターイオン研究開発グループからの要望で水素化ヘリウム(HeH)の分子イオンの生成試験を実施し、ビーム強度は200kVで50nAであった。タンデム加速器では、核融合炉構造材料開発グループからの要望でタングステン(W)イオンの加速試験を行い、15MeV、4価で20nAのビームが得られた。
吉田 健一; 奈良 孝幸; 齋藤 勇一; 横田 渉
Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02A917_1 - 02A917_3, 2014/02
被引用回数：1 パーセンタイル：5.77(Instruments & Instrumentation)近年のECRイオン源研究では閉じ込め磁場強度の増加だけでなく軸方向のミラー閉じ込め磁場強度B
も多価イオン生成効率に関係すること、さらに従来はクラシカルタイプが一般的であったそのB形状もフラットタイプの方が多価イオン生成効率が高いことが分かってきた。一方、超電導技術の観点からは、GM冷凍機による伝導冷却型の超電導装置は非常に有利であるが、フラットタイプのB形状にするには複数のソレノイドコイルが必要になるために熱侵入が多くなり、伝導冷却型では冷凍機が多数必要になってしまう。そこで、フラットB形状について、低インダクタンスかつ少ない電流導入数で実現できるような磁気回路を考案した。本論文では、このフラットBに特化した液体ヘリウムを使用しない超電導ECRイオン源の開発について報告する。この磁気回路は、フラットBの形成を2つの閉じ込め用コイルの他に複数の中心コイルで行った。さらに、電流導入数を少なくするため、その中心コイルをシリーズに繋ぎ、様々なB
でもフラットB形状となるよう、コイル形状を工夫した。
宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 薄井 絢; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 織茂 貴雄*; 金井 信二*; 青木 勇希*; et al.
第26回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.79 - 81, 2013/07
2012年度のTIARAの3台の静電加速器は、ユーザーによるキャンセルを除き予定した研究利用日数の運転を行った。この年の年間運転時間は例年と同じ水準であり、3MVタンデム加速器で2,073時間、400kVイオン注入装置で1,847時間, 3MVシングルエンド加速器で2,389時間であった。タンデム加速器では故障はなかったが、イオン注入装置ではイオンの生成不良、シングルエンド加速器ではイオン源ガス流量調整弁の故障により、それぞれ1日と4日停止した。故障により中断した実験については調整日に補てんした。イオン注入装置では利用者からの要望により、フリーマンイオン源で水素化ヘリウムの分子イオンビームを生成した。この結果、200kV, 50nAのビーム強度で、研究利用への提供を開始した。
倉島 俊; 柏木 啓次; 宮脇 信正; 奥村 進; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 154, 2013/01
原子力機構AVFサイクロトロンではビームの迅速切換や品質の向上などを目指してさまざまな技術開発を行っている。サイクロトロンのアクセプタンスの全領域を明らかにするために、入射ラインに設置されているスキャナ電流とアクセプタンス計測を連動して行う装置の開発を進めた。ビームの位相幅はエネルギー幅を決定する重要なパラメータであり、ビームバンチャーの有無でどのように変化するのかをプラスティックシンチレータを用いて計測した。その結果、ビーム位相の全幅は変化しないが入射ビームの圧縮により半値幅,引き出し効率は改善されることがわかった。新たなビーム迅速切換技術としてスケーリング法の導入を進めている。等時性磁場を短時間で形成するため、位相プローブによる計測システムを自動化した。その結果、数分で等時性磁場を形成し、20分程度でビームを切り換えることに成功した。
奥村 進; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; 奈良 孝幸; et al.
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 172, 2013/01
東日本大震災のため、2011年度のAVFサイクロトロンの運転は5月9日から開始し、4月に計画されていたすべての実験は中止となった。全運転時間は3,038.4時間であった。4月の中止分を補てんするため、土曜日の運転を8回実施した。例年の整備を実施した。
宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 奈良 孝幸; 北野 敏彦*; et al.
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 173, 2013/01
TIARAの3台の静電加速器では、2011年3月11日に発生した東北大地震の際に機械的損傷はなかった。しかし、その後の東京電力による計画停電の影響で4月下旬までは運転することができなかった。この1か月の実験時間の損失を補うために10日間の土曜日運転が追加された。その結果、年間運転時間は平年の水準を維持できた。タンデム加速器では、11.7MVでErイオンの新たな加速試験が行われ3価で20nAのビーム強度であった。イオン注入装置において利用者の要望により、2種類のフラーレンイオンによる連続生成・照射を混合試料法によってフリーマン型イオン源を交換することなく実現した。
宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 齋藤 勇一; 石井 保行; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 奈良 孝幸; 北野 敏彦*; et al.
第7回高崎量子応用研究シンポジウム要旨集, P. 119, 2012/10
TIARAの3台の静電加速器では、2011年3月11日に発生した東北大地震による損傷はなかった。しかし、その後の計画停電の影響と管理区域入域制限措置により4月下旬までは運転することができなかった。この間に損失したマシンタイムを補うために12日間の土曜日(休日)運転を追加したことで、当初に予定した年間運転計画を達成した。タンデム加速器では、タンクベースフランジからSF
ガスのリークが見つかったため、新規に角型断面のバイトン製ガスケットを設計し漏洩を防止した。
宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; 横山 彰人; 北野 敏彦*; 高山 輝充*; 織茂 貴雄*; 金井 信二*; 青木 勇希*; 山田 尚人*; et al.
第25回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.64 - 66, 2012/07
TIARAの3台の静電加速器では、2011年3月11日に発生した東日本大震災による損傷はなかった。しかし、その後の計画停電の影響と管理区域入域制限措置により4月下旬までは運転することができなかった。この間に損失したマシンタイムを補うために12日間の土曜日(休日)運転を追加したことで、当初に予定した年間運転計画を達成した。タンデム加速器では、タンクベースフランジからSFガスのリークが見つかったため、新規に角型断面のバイトンガスケットを設計し漏洩を防止した。イオン注入装置では、試料の混合とオーブン温度制御の工夫によりイオン源を交換することなく2種類のフラーレンイオンの生成を可能にした。
奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 172, 2012/01
TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンの、2010年度における運転及び整備の状況、また、東北地方太平洋沖地震の影響並びに新しく開発したイオンビームや多重極電磁石を用いた大面積高均一照射などの技術開発の現状を報告する。
柏木 啓次; 宮脇 信正; 奥村 進; 倉島 俊; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 157, 2012/01
JAEA AVFサイクロトロン施設におけるビーム技術開発に関して2010年におもに行った以下の3つについて報告する。「ビーム切り替え時間短縮のためのサイクロトロン磁場の補正システムの開発」では、5ターンコイルを用いた磁場補正システムにより、従来40分を要していた磁場形成時間を約10分に短縮することに成功した。「ビームバンチャーが引き出しビームエミッタンスに及ぼす効果に関する研究」では、サイクロトロン入射ビームラインのバンチャーを用いることで、サイクロトロンから出射するビームのエミッタンスの減少と、さらに、このエミッタンスの減少によって引出効率が高くなることも実験的に明らかにした。「入射ビームエミッタンスとサイクロトロンシステムのアクセプタンスの計測装置の開発」においては、サイクロトロン入射ビームラインに据え付けられたPhase space collimatorを用いて、エミッタンス・アクセプタンスの計測試験を行った結果、本装置によってアクセプタンスの一部及びエミッタンスが計測できることを確認した。
倉島 俊; 田口 光正; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 横田 渉
Proceedings of 19th International Conference on Cyclotrons and their Applications (CYCLOTRONS 2010), p.247 - 249, 2011/12
The intervals of beam pulses from a cyclotron are generally tens of ns and they are too short for pulse radiolysis experiments which require beam pulses at intervals ranging from 1 
s to 1 ms (single-pulse beam). A chopping system, consisting of two types of high voltage kickers, is used at the JAEA AVF cyclotron to form single-pulse beam. The first kicker installed in the injection line generates beam pulses with repetition period of 1 s to 1 ms. The pulse width is about a cycle length of the acceleration frequency. The other kicker in the transport line thins out needless beam pulses caused by multi-turn extraction. We could not provide single-pulse beam stably over 30 min since the magnetic field of the cyclotron gradually decreased by 0.01% and the number of multi-turn extraction increased. The magnetic field was stabilized within 0.001% by keeping temperature of the cyclotron magnet constant. In addition, a new technique to measure and control an acceleration phase has enabled us to reduce the number of multi-turn extraction easier than before. We have succeeded to provide single-pulse beam of a 320 MeV 
C
without retuning of the cyclotron over 4 h, as a result.
湯山 貴裕; 百合 庸介; 石坂 知久; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奥村 進; 吉田 健一; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 奈良 孝幸; et al.
Proceedings of 19th International Conference on Cyclotrons and their Applications (CYCLOTRONS 2010), p.90 - 92, 2011/12
The JAEA AVF cyclotron provides various ion beams mainly for research in materials science and biotechnology such as estimation of radiation hardness of space-use devices and plant breeding by ion beams. The cyclotron is operated day and night usually from Monday morning to Friday evening, and the yearly operation time amounted to 3148.3 hours. The number of switchover of ion species, energy and beam course was 547 times. For higher stabilization of ion beam, we have improved the power supplies of the magnet coils by using the new feedback circuits with Peltier device to keep temperature of the circuit at 27 1 
C. In addition, a high stability ECR ion source of an all-permanent-magnet type, techniques of quick change of ion species or energy of microbeam by cocktail beam acceleration and large-area uniform beam formation using multipole magnets are being developed.
奥村 進; 宮脇 信正; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 倉島 俊; 柏木 啓次; 吉田 健一; 石堀 郁夫; 百合 庸介; 奈良 孝幸; et al.
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.374 - 376, 2011/12
原子力機構AVFサイクロトロンでは、材料・バイオ研究利用が主流のため、同じビームでの照射時間が数時間程度と短く、ビーム切換時間の占める割合が大きい。マシンの利用効率を向上するために、高頻度で実施されるビーム切換の時間短縮を目指している。ビーム切換では、毎回再立ち上げを行うサイクロトロン磁場形成に最も時間を費やしている。そこで、短時間でサイクロトロンの磁場形成を可能とする技術開発を行っている。磁場立ち上げ直後に発生する磁場の過渡的変動を抑制し、安定な磁場を迅速に形成するために、磁場補正システムの構築を行った。すなわち、主コイルの外周に沿って5ターン分巻いた補正コイルによって主磁場の微調整を行う。磁極間に設置されたNMR磁場計測プローブによって得られた磁場計測値に基づいて、PID制御による磁場制御を行い、短時間で設定磁場に収束できることを確認した。
山田 圭介; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), 3 Pages, 2011/08
原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有するAVFサイクロトロン(K110),3MVタンデム加速器,3MVシングルエンド加速器,400kVイオン注入装置の2010年度の運転状況,保守・整備及び技術開発の概要を報告する。年間運転時間はサイクロトロン3343時間,タンデム加速器2115時間,シングルエンド加速器2367時間,イオン注入装置1800時間であった。サイクロトロンについてはイオン種・エネルギー変更回数234回,加速モードの変更回数55回であった。東北地方太平洋沖地震後の運転を点検及び東京電力の計画停電の影響のために中止した。地震により、サイクロトロンでは遮蔽扉のロックピンが破損した他、入射系のターボ分子ポンプが故障した。全加速器について点検後の調整運転でビーム加速・輸送に問題がないことを確認した。技術開発では、多重極磁場による大面積均一照射技術の開発を進めるために専用の照射チャンバーをサイクロトロンのビームラインに設置した。また、2009年に設置したサイクロトロンのアクセプタンス測定装置の性能試験を開始するとともに、主磁場の迅速切替え技術の開発をほぼ完了した。イオン注入装置ではクラスターイオン専用のビームラインを増設するために偏向電磁石の入れ替えを行った。新ビーム開発では、サイクロトロンで190MeV 
N
, 490MeV 
Xe
を、タンデム加速器でIn
、イオン注入装置でGd
及びC
をそれぞれ加速した。
宮脇 信正; 福田 光宏*; 倉島 俊; 奥村 進; 柏木 啓次; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 横田 渉; 中村 義輝*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 636(1), p.41 - 47, 2011/04
被引用回数：5 パーセンタイル：38.65(Instruments & Instrumentation)原子力機構AVFサイクロトロンの新中心領域において、インフレクターのRFシールドカバーとプラーの間の第1加速ギャップで生じるディー電圧波形の上昇勾配を用いて位相バンチング効果を初めて達成した。3つの加速ハーモニックモードでスパン角86度の2ディーシステムに対する中心領域での位相バンチング効果の可能性を、粒子軌道の単純な幾何学的な解析と3次元ビーム軌道シミュレーションによって評価した。加速ハーモニックモード2で40RF度の初期位相幅が11RF度まで圧縮することをシミュレーションは示した。旧中心領域で加速ハーモニックモード2で加速された10MeV Hビームの位相幅7.3RF度FWHMと比較して、同じ加速モードの260MeV Neビームに対して1.5RF度FWHMの位相幅は、バンチング効果によって減少した。
奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 奥村 進; 宮脇 信正; 柏木 啓次; 百合 庸介; et al.
JAEA-Review 2010-065, JAEA Takasaki Annual Report 2009, P. 180, 2011/01
TIARAの主要加速器であるAVFサイクロトロンの2009年度における運転及び整備の状況、また、新イオンビーム開発及びビーム計測技術並びにサイクロトロンのイオン種・エネルギー短時間切替技術開発の現状を報告する。
