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山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：7 パーセンタイル：72.25(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
廣木 成治; 林 直樹; 川瀬 雅人; 野田 文章; Saha, P. K.; 佐甲 博之; 高橋 博樹; 上野 彰; 荒木田 是夫*; Lee, S.*; et al.
Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.1131 - 1133, 2008/06
RCSの入射部に設置した6台のマルチワイヤープロファイルモニターを用い、初期のビーム調整運転で入射軌道を確立することができた。H
ビーム検出用に直径0.1mmの金被覆タングステン線を窓型のセラミック枠に垂直と水平方向に取付け(傾き17.7度、主として2.9mmか9.5mm間隔で合計51本)、この枠をステッピングモーターにて垂直か水平方向に駆動させる。この傾き17.7度のタングステン線と精密駆動機構により2段階の測定が可能となる。すなわち、最初はセンサー枠を測定位置に固定し1発のビームでおおまかなビーム形状を捉え、次の段階でビーム入射タイミングに合わせてセンサー枠を駆動し(主として101発に同期させて0.1mm間隔で10mm駆動)詳細なビーム形状を測定する。タングステン線をビームが貫通することにより発生した電荷信号は信号処理回路により増幅,積分,保持され、その保持信号はマルチプレクサにより順次読出されてガウス分布近似曲線で補間される。
明午 伸一郎; 野田 文章*; 石倉 修一*; 二川 正敏; 坂元 眞一; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.569 - 572, 2006/06
被引用回数：20 パーセンタイル：78.31(Instruments & Instrumentation)JSNSでは3GeV陽子ビームが早い繰り返しのシンクロトロン(RCS)から水銀の核破砕中性子ターゲットに輸送される。水銀ターゲット容器におけるピッティングによる損傷を減らすためには、陽子ビームの電流密度のピークを下げることが最も効果的である。本研究では、第一ステップとしてターゲットでのビームプロファイルを評価した。ビームプロファイルはRCS出口の位相空間で決定される。位相空間における分布は、空間電荷効果を考慮したSIMPSONSコードにより計算した。実空間における、プロファイル分布はベータトロン振幅の行列変換により導出した。RCSにビームを入射する場合において、コリレーテッドペインティングよりもアンタイコリレーテッドを用いることによりピーク電流密度が減ることがわかった。
高柳 智弘; 入江 吉郎; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 渡辺 泰広; 植野 智晶*; 野田 文章*; Saha, P. K.; 酒井 泉*; 川久保 忠通*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.1048 - 1050, 2005/00
J-PARCにおける3-GeV RCSの入射システム用パルス電磁石の設計を行った。入射システムは、入射用バンプ軌道を形成する水平シフトバンプ電磁石4台、ペインティング入射に使用する水平ペイントバンプ電磁石4台、及び、垂直ペイント電磁石2台で成り立っている。入射エネルギーは400MeVで、ビームエネルギーは1MWに達する。運転は25Hzで行う。水平シフトバンプ電磁石の位置における入射ビーム,ペインティングビーム、及び、周回ビームを含むビームの通過エリアは、横388mm,縦242mmと非常に広範囲を占める。そのため、水平シフトバンプ電磁石は非常に大きなギャップを必要とし、また、ビームロスを小さくするために磁場精度が要求される。そこで、3次元磁場解析により、0.26Tの磁場で0.4%以下の有効磁場領域を達成し得る設計を行った。
發知 英明; 野田 文章*; 谷 教夫; 木代 純逸*; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.916 - 918, 2005/00
本講演では、J-PARC RCS内に存在する非線形磁場を考慮したトラッキングシミュレーションを示し、誘起されたベータトロン共鳴の補正手段を議論する。
Saha, P. K.; 野田 文章*; 入江 吉郎; 發知 英明; 高柳 智弘; 林 直樹; 町田 慎二*; 酒井 泉*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.3739 - 3741, 2005/00
本講演では、J-PARC RCSにおける入射ダンプラインの詳細設計、及び、入射部で予想されるビーム損失の評価結果を報告する。ビーム損失に関しては、特に、励起H0,荷電変換用炭素薄膜との多重散乱,ローレンツストリッピングに起因する損失量の解析結果を示す。
野田 文章*; 發知 英明; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 山本 風海; 林 直樹; 木代 純逸; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.2759 - 2761, 2005/00
現在RCSでは、目標の1MW出力を達成するため、種々のエラーの影響評価を行っており、その評価をもとに、補正システムの検討・検証や運転パターンの検討を進めている。また空間電荷効果によるビーム挙動評価も進めており、各種エラーを取り込んだ多粒子トラッキングが可能な段階にきている。一方でRCSの最終目標は出力だけでなくユーザーに適したビームプロファイルを作ることにもあり、その検討も進めている。今回の発表ではRCSの基本的な光学設計のまとめと、上記の観点から見た最近のビームダイナミクス検討の進展について概要を報告する。
明午 伸一郎; 野田 文章*; 藤森 寛*; 池田 裕二郎
Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.967 - 976, 2003/07
J-PARCの核破砕中性子ターゲットには1MWの出力を持った3GeV陽子ビームが入射するが、この陽子ビーム輸送ライン(BT)において、ビーム損失はハンズオンメンテナンスを達成させるために1W/m以下にする必要がある。しかし、加速後のビームの位相空間分布が全く不明なために、シンクロトロン内に設置したコリメータのアパチャーで決定されるエミッタンス(324
mrad)のビームを全て輸送可能なものとした。本研究では、加速器出射等によるビーム軌道の外乱を評価した。現状の設計に合うためには、電磁石磁場の均一性は偏向及び四極電磁石において、それぞれ5x10
及び2x10
よりも良くする必要があることがわかった。また、アライメントの誤差は1mm及び1mrad以下にする必要がわかった。
野田 文章*; 統合計画チーム
JAERI-Conf 2001-002, p.274 - 284, 2001/03
JAERIとKEKは3GeVシンクロトロンの設計を行っている。このリングは周長313.5mで、400MeVから3GeVまで陽子を加速する。最大出力は25Hz運転で1MWである。出射ビームは3GeVビームユーザーならびに50GeVリングへ供給する。このリングは基本セル構造DOFOで3回対称構造を有する。アーク部はミッシングベンドを有し、
を調整している。直線部は入射・コリメーション効率を考慮しディスパージョンフリーとしている。入射時には空間電荷力緩和のためペインティングにより144mmmradまでエミッタンスを広げる。これに対してコリメータ・フィジカルアパーチャは、216, 324mmmradとしている。また運動量方向のアクセプタンスは
1%である。出射ラインのアパーチャは出射ビームの規格化エミッタンス54mmmradに対して216mmmradとしている。
金正 倫計; 野田 文章*; 石 禎浩*; 中山 光一*
JAERI-Research 99-037, 75 Pages, 1999/05
JAERI-Research-99-037.pdf:2.69MB
中性子科学研究計画では、短パルスで大強度の中性子を用いた中性子散乱実験が大きな柱の一つである。線形加速器のみで短パルスで最大5MWもの大強度中性子ビームを発生させることは不可能であるので、線形加速器で加速されたいくつもの短パルスビームを大強度になるまで蓄積するための蓄積リングが必要となる。今回は、この大強度陽子蓄積リングの電磁石配置すなわちラティスの検討を行ったので、その検討結果を報告する。
野田 文章*; 金正 倫計
JAERI-Research 99-019, 64 Pages, 1999/03
JAERI-Research-99-019.pdf:1.83MB
中性子科学研究計画用陽子蓄積リングには、出力パワーで5MWが要求されている。2台のリングで5MWを達成するとしても、平均周回ビーム電流値は50Aにも達する。このような大電流ビームを安定に蓄積するには、バンチングファクターを大きくしてピーク電流値を下げる必要がある。また運動量拡がりが過度に増大しないように制御することもビーム損失を低減するうえで重要となる。さらに本計画では速いビーム取り出しをするため、ビーム出射の段階までバンチ構造を保つ必要性がある。そこで本研究では上記の要求を満たす高周波系の概念検討を行うとともに、縦方向のビームシミュレーションコードを作成してビームダイナミクスの面からの検証も進めてきた。本報告書ではこれらの検討結果について報告する。
金正 倫計; 野田 文章*
JAERI-Tech 99-011, 46 Pages, 1999/02
原研が進めている中性子科学研究計画では、大強度陽子ビーム及びそれによって駆動される強力中性子を用いて、基礎科学研究や工学研究の展開が提案されている。その中でも、短パルスで大強度の中性子を用いての中性子散乱実験は、この計画の大きな柱の1つである。線形加速器のみで、短パルス(1
s以下)で大強度(5MW)もの中性子ビームを発生させることは不可能であるので、線形加速器からのビームを短パルスで蓄積し、大強度ビームとして発生させる蓄積リングが必要となる。今回この蓄積リングの概念検討を行ったので、これまで検討した結果を報告する。
鈴木 康夫*; 金正 倫計; 野田 文章*; 山根 功*; 水本 元治
KEK Proceedings 98-10, p.414 - 416, 1998/11
ビームロスを少なくすることを可能とする、新しい荷電変換入射法を提案する。この荷電変換装置は、中性化装置(H
H
)とイオン化装置(HH
)から構成される。前者は、テーパードアンジュレーターと呼ばれるもので磁場により中性化する。後者は、リングレーザーによりHを励起し、その後、テーパードアンジュレーターによりイオン化するものである。この装置は、効率的に荷電変換できるもので、大出力の陽子蓄積リングには最適のものである。
金正 倫計; 野田 文章*; 草野 譲一; 水本 元治
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.411 - 413, 1998/11
中性子科学研究計画(NSP)で提案されている中性子散乱実験では、短パルス(パルス照射幅
1s)で、大強度(最大5MW)の中性子を生成する必要がある。線形加速器のみで短パルスで最大5MWもの大強度中性子ビームを発生させることは不可能であるので、線形加速器で加速されたいくつもの短パルスビームを大強度になるまで蓄積リングが必要となる。現在、線形加速器から蓄積リングへのビーム入射方法、ビーム蓄積、及びビーム取り出しなどについての検討を進めている。この会議では、これまでの検討結果を報告する。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 千代 悦司*; 富澤 哲男; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; et al.
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.309 - 313, 1998/11
中性子科学研究用陽子加速器は加速エネルギー1.5GeVで最大ビーム出力8MWの大電流を加速する。世界に先駆けてこのような大出力ビームを加速するためには、ビームの漏れの低減、高効率化、信頼性の向上等の多くの開発課題を解決する必要がある。また、本加速器は中性子散乱などの基礎研究用としてパルス運転を、また、消滅処理などの工学試験を目的としてCW(連続)運転双方に対応可能である必要がある。これらの条件を満たすために、超伝導加速器を第一の選択として検討を進めた。本発表では、加速器技術開発の観点から、加速器の基本仕様、開発の現状と課題を示す。
赤岡 伸雄*; 千代 悦司*; 長谷川 和男; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*; 金子 広志*; 金正 倫計; 草野 譲一; 水本 元治; 椋木 健*; et al.
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), 2 Pages, 1998/09
原研では核破砕中性子源を用いた基礎研究及び消滅処理等の工学試験を目的として中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV、ビーム出力8MWの大強度陽子加速器の開発が必要とされる。現在、加速器の概念設計を進めるとともに、入射部を構成する高輝度負イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源の要素技術開発と、高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空洞について試作試験を進めている。本発表では、中性子科学研究計画の概要、大強度陽子加速器の基本構成、システム検討の結果、要素技術開発の現状を報告する。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.
Proc. of Int. Symp. on Environment-conscious Innovative Mater. Processing with Advanced Energy Sources, p.71 - 78, 1998/00
原研では大強度陽子加速器を中核として、核破砕中性子源を多角的に利用したさまざまな研究施設を有する中性子科学研究計画を提案している。提案されている加速器は超伝導リニアックを主体とした線形加速器と蓄積リングからなり、粒子のエネルギーは1.5GeV、ビーム出力は8MWである。この加速器は、基礎研究用にはパルス運転を、放射性廃棄物の消滅処理等の工学試験用にはCW(連続)運転を想定して開発を進めている。本発表では、計画の概要と加速器開発の現状を報告する。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 千代 悦司*; 富澤 哲男; 戸内 豊*; 池上 雅紀*; et al.
Proc. of XIX Int. Linac Conf. (LINAC98), 1, p.349 - 353, 1998/00
原研では大強度陽子加速器を中核としてさまざまな研究施設を有する中性子科学研究計画を提案している。加速器のエネルギーは1.5GeV、出力は8MWで、基礎研究用にはパルス運転を、消滅処理研究用にはCW(連続)運転を想定して加速器の開発を進めている。100MeVから1.5MeVまでの高エネルギー加速部での加速構造として超伝導リニアックを選択した。低エネルギー加速部では、イオン源、RFQによりエネルギー2MeV、ピーク電流80mA、10%デューティーの運転条件を達成し、DTLでは20%デューティーでのハイパワー試験を行った。また超伝導空胴の開発のためにテストスタンドを完成し、
=0.5(陽子エネルギー145MeV領域)の空胴を試作し44MV/m@2Kの最高表面電界を達成した。
長谷川 和男; 水本 元治; 草野 譲一; 富澤 哲男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 赤岡 伸雄*; et al.
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.19 - 21, 1998/00
中性子科学研究計画に使用する大強度陽子加速器(エネルギー1.5GeV、平均ビームパワー8MW)の開発を進めている。30~50mAの比較的高電流を加速するパルス運転と、10mA以下の低電流のCW運転モードを両立するために、それぞれの入射器を独立に最適化設計し、7MeVのエネルギー部分で合流する構成とした。このシステム設計に基づき、各加速器要素のビームダイナミックスや工学的な設計検討を進めている。また、負水素イオン源を試作し基本的な特性の取得を開始するとともに、RFQやDTLのCWハイパワー試験、超伝導加速空胴の試作試験を行っており、その開発の現状について報告する。
金正 倫計; 野田 文章*; 草野 譲一; 水本 元治
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98), p.844 - 846, 1998/00
中性子科学研究計画で提案されている中性子散乱実験では、短パルス(1s以下)で大強度(最大5MW)の中性子を生成する必要がある。線形加速器のみで、このような仕様を満足させることは不可能であるので、線形加速器で加速されたいくつもの短パルスを大強度になるまで蓄積するための蓄積リングが必要となる。現在、線形加速器から蓄積リングまでのビーム輸送系、リングへのビーム入射方法、ビームの蓄積及び取り出し等について検討を進めている。これまでの検討結果について報告する。
