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論文

Construction of cERL cryomodules for injector and main linac

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌人*; 宍戸 寿郎*; 渡辺 謙*; 山本 康史*; 篠江 憲治*; et al.

Proceedings of 15th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2011) (Internet), p.956 - 961, 2011/07

コンパクトERL計画が日本で進められている。この計画は100mAの電子ビームを35-200MeVでエネルギーでERLを実証することである。入射器と主加速器に使われる超伝導加速器は重要開発項目である。入射器の入力カップラーは最重要で試作機を製作し、大電力試験を行った。HOMカップラーの冷却性能もCWでの運転においては重要である。ビーム不安定性を避けるためHOM減衰の9セル空洞を用いる。空洞,入力カップラー,HOMダンパーの試作機を製作し、性能試験を行っている。入射器,主加速器ともクライオモジュールの設計を行っており、2012年に完成予定である。

論文

Development of hydraulic analysis code for optimizing ceramics reactors

寺田 敦彦; 竹上 弘彰; 野口 弘喜; 上地 優; 石倉 修一*

Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 6 Pages, 2011/05

日本原子力研究開発機構は、ISプロセス法による水素製造技術の研究を進めている。ISプロセス機器の設計研究では、熱流動と構造健全性の観点からセラミックス反応器の高性能化が重要である。そこで、2成分系の硫酸分解蒸発過程を考慮したセラミックス反応器設計のための簡易流動解析コードを開発した。本報告では、これと汎用のFEMコードを組合せて、硫酸分解器のセラミックス構造体の構造強度解析評価に適応した予備解析結果について報告する。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

KEK ERL cryomodule development

阪井 寛志*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 佐藤 昌史*; 坂中 章悟*; 宍戸 寿郎*; 高橋 毅*; 梅森 健成*; 渡辺 謙*; et al.

Proceedings of 45th Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop on Energy Recovery Linacs (ERL '09) (Internet), p.57 - 62, 2010/05

コンパクトERLのための入射器クライオモジュールと主加速器用クライオモジュールの開発が2006年より始まっている。入射器のクライオモジュールには2セル1.3GHzの空洞が3個、主加速器クライオモジュールには9セル1.3GHzの空洞が2個納められる設計になっている。これらクライオモジュールの開発の現状について報告する。

論文

Compact ERL linac

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 加古 永治*; 野口 修一*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 宍戸 寿郎*; 高橋 毅*; 渡辺 謙*; 山本 康史*; et al.

Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet), p.896 - 901, 2009/09

将来のERLをもとにしたX線光源実現のための基盤技術確立のためコンパクトERLの建設が計画されている。ビームエネルギーは60$$sim$$200MeVで、電流は100mAである。超伝導空洞は重要な開発項目の1つで入射器と主加速器部分に使われる。入射器における重要項目は300kWの入力カップラーの開発である。またビーム不安定性や冷凍機の負荷を削減するために強力なHOM減衰が主加速器の重要項目である。空洞開発の現状について報告する。

論文

SiCブロック製硫酸分解器の熱構造シミュレーション

石倉 修一; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 笠原 清司; 小貫 薫; 日野 竜太郎

日本原子力学会和文論文誌, 7(2), p.134 - 141, 2008/06

熱化学水素製造法、ISプロセスの主要機器の一つである硫酸分解器は500$$^{circ}$$C以上の高温ヘリウムの顕熱により濃硫酸(H$$_{2}$$SO$$_{4}$$)を蒸発させ、さらに硫酸蒸気をH$$_{2}$$OとSO$$_{3}$$に分解する。硫酸分解器の腐食環境に耐える熱交換器として、われわれが提案した耐腐食性に優れた炭化珪素系セラミックス(SiC)をブロック状にした新型熱交換器の構造成立性評価の一環として、濃硫酸のような2成分溶液の沸騰において濃度上昇に伴う沸点上昇を考慮できる硫酸とヘリウムの熱交換解析コードを構築した。セラミックブロック熱交換器をFEMによる汎用構造解析コードにより3次元モデル化し、熱交換解析で得られた硫酸とヘリウムの温度分布を入力にして温度分布解析と熱応力解析を実施した結果、最大主応力はドライアウト部近傍に発生し、その値はSiCの引張り強度の約1/2であった。

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

KEK-STFにおける超伝導空洞性能試験(たて測定)設備の構築

山本 康史*; 早野 仁司*; 加古 永治*; 野口 修一*; 佐藤 昌史*; 宍戸 寿郎*; 梅森 健成*; 渡辺 謙*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*; et al.

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.888 - 891, 2008/00

高エネルギー加速器研究機構では超伝導RF試験施設(STF)の建設を行っている。この施設には電界研磨装置,高圧洗浄装置,クリーンルーム,冷凍機設備,大電力高周波装置,縦測定装置などで構成されている。昨年より製作を進めていた縦測定装置が3月に完成した。7月始めに最初の総合試験を行い、その結果を報告する。

論文

熱化学水素製造法ISプロセス用反応機器の開発

岩月 仁; 寺田 敦彦; 野口 弘喜; 石倉 修一; 高橋 才雄*; 日野 竜太郎

第12回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.285 - 286, 2007/06

日本原子力研究開発機構(原子力機構)では、将来の大量水素需要に対応した幾つかの水素製造技術のうち、核熱を利用して水を熱分解する熱化学法ISプロセスの開発研究を進めてきた。ガラス製の工学基礎試験装置による1週間にわたる連続水素製造の成果を踏まえて、次段階の30m$$^{3}$$/h規模の水素を製造するパイロットプラント試験に向けて、設計,機器要素の開発研究を進めている。ブンゼン反応器を中心にして、二相分離器,各種分解器,蒸留塔等のプロセス機器が設置され、それらが配管で接続される。ここで使用される配管は高温の硫酸やヨウ化水素混合物を輸送するため、過酷な腐食条件にある。本報では、コストの低減を目指した耐食性配管として、ガラスライニング材の適用性を調べた熱サイクル試験結果と、高温化でのガスケットのシール特性を確保するために実施した熱膨張吸収皿バネ機構の特性について紹介する。

論文

Development of hydrogen production technology by thermochemical water splitting IS process; Pilot test plan

寺田 敦彦; 岩月 仁; 石倉 修一; 野口 弘喜; 久保 真治; 奥田 泰之; 笠原 清司; 田中 伸幸; 大田 裕之*; 小貫 薫; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(3), p.477 - 482, 2007/03

 被引用回数:30 パーセンタイル:8.26(Nuclear Science & Technology)

日本原子力研究開発機構では、熱化学法ISプロセスによる水素製造技術の開発を進めている。ISパイロット試験は、(1)実用工業材料を用いた水素製造装置の製作とヘリウム加熱による水素製造,(2)解析コードの開発,(3)実用化に向けた要素試験,(4)HTTR-ISシステムの概念設計から構成される。本報では、パイロット試験の概要とセラミックス反応器の設計検討、及び反応器設計に向けた解析コード開発について報告する。

論文

Pulsed operation of the 972 MHz prototype cryomodule for ADS superconducting linac

加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.

Physica C, 441(1-2), p.220 - 224, 2006/07

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

加速器駆動核変換システム(ADS)用超伝導リニアック開発の一環として、$$beta$$=0.725,周波数972MHzの9セル超伝導空洞2台を実装したクライオモジュール試作器を製作した。温度2Kまでの冷却と、972MHzのパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を行った。パルス巾3ms,繰返し25Hzのパルス運転モードで高周波電力350kWを入力結合器を通して空洞に投入することに成功した。これにより、双方の超伝導空洞について加速電界強度14MV/mを達成した。これは、設計目標値10MV/mを大きく上回るものである。また、超伝導空洞のローレンツ力による離調をピエゾ素子によって補正することにも成功した。

論文

熱化学水素製造法ISプロセス用反応機器の開発

寺田 敦彦; 岩月 仁; 大田 裕之; 野口 弘喜; 石倉 修一*; 日野 竜太郎; 平山 俊雄

高温学会誌, 32(1), p.63 - 68, 2006/01

日本原子力研究所では、熱化学ISプロセス法による水素製造技術の研究開発を進めており、現在、パイロット試験を計画している。パイロット試験の研究課題として、(1)高温のヘリウムガスを熱源とする工業材料製パイロットプラント試験装置による水素製造試験の実証,(2)HTTR-ISシステムを設計するための「解析的な設計体系」の構築と運転制御及び安全評価用動特性コードの検証,(3)機器構造健全性とシステム経済性(熱効率)を向上させる先進的要素技術開発,(4)HTTR-ISシステムの概念検討を抽出した。本報では、パイロット試験の概要を報告する。

論文

Development of superconducting proton linac for ADS

大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 滑川 裕矢*; 鈴木 浩幸*; 植野 智晶*; 野口 修一*; 加古 永治*; 大内 徳人*; et al.

Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.175 - 183, 2005/11

加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー20-30MWの大強度陽子加速器が要求される。原研,KEK,三菱重工業,三菱電機は共同でADS用超伝導陽子リニアックの開発を2002年から実施している。本技術開発では、J-PARC計画用超伝導陽子リニアックの設計をベースに、972MHzクライオモジュールの開発並びに超伝導陽子リニアックのシステム設計を行っている。クライオモジュールの開発においては、最大表面電界30MV/mの達成を目標としてクライオモジュールの試作,試験を実施している。空洞単体試験においては、2台の空洞について最大表面電界32, 34MV/mを達成した。2004年にはクライオモジュールの本格的な試験を実施し、最終目標値の達成を目指す。超伝導陽子リニアックのシステム設計では、エネルギー100$$sim$$1500MeV領域のビーム軌道解析を実施した。その結果、超伝導リニアックの構成は、10種類の超伝導空洞,クライオモジュール総数106台,全長565mとなった。低エネルギー部では高エネルギー部と比較して加速効率がかなり低下していることが判明した。

論文

ADS超伝導リニアック用クライオモジュールの大電力試験

加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.191 - 193, 2005/07

原子力機構とKEKは共同で加速器駆動核変換システム用超伝導リニアック開発の一環として、$$beta$$=0.725, 972MHz, 9セル超伝導空洞を2台実装したクライオモジュールを試作し、2Kまでの冷却試験並びに972MHzパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を実施した。パルス幅3ms,繰返し25Hzのパルス運転において、ピーク高周波電力350kWまで高周波入力カプラを通して9セル超伝導空洞に入力することに成功した。これによって、2台の超伝導空洞ともに目標加速電界強度10MV/mを超える14MV/mを達成した。また、ピエゾチューナーによるローレンツ力デチューニングの補償試験にも成功した。

論文

High power test of the prototype cryomodule for ADS superconducting linac

加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 千代 悦司; 堀 利彦; 小林 秀樹*; 仲田 守浩*; et al.

Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.3579 - 3581, 2005/00

日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同で加速器駆動核変換システム用超伝導リニアックの開発を進めている。その一環として、$$beta$$=0.725, 972MHz, 9セル超伝導空洞を2台実装したクライオモジュールの試作を行った。2Kのクライオモジュール冷却試験並びに972MHzのパルスクライストロンを用いた大電力高周波試験を実施した。パルス幅3ms,繰返し25Hzのパルス運転で、高周波ピークパワー350kWまでの電力を高周波入力カプラを通して空洞に印加することができた。これにより、目標値の10MV/mを超える14MV/mの加速電界を達成することができた。また、ピエゾ圧電素子を用いたチューナーによりローレンツ力デチューニングの補償が可能であることを実証した。

論文

Status of a superconducting linac for the J-PARC ADS

長谷川 和男; 大内 伸夫; 千代 悦司; 加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*

Proceedings of 34th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High Power Superconducting Ion, Proton and Multi-Species Linacs (HPSL 2005) (Internet), 5 Pages, 2005/00

原研は、高エネルギー加速器研究機構と共同で大強度陽子加速器施設(J-PARC)の建設を行っている。この第1期計画の加速器は、400MeVのリニアック(線形加速器),3GeVシンクロトロン,50GeVシンクロトロンの3基から構成される。第2期計画では、400MeVから600MeVまでの超伝導リニアックを建設し、放射性廃棄物の核変換実験に用いる予定である。その開発研究として、超伝導空洞を内蔵するクライオモジュールの設計と製作試験を進めており、これまでに2Kの冷却に成功した。ここではJ-PARC計画での超伝導リニアックの開発状況について報告する。

論文

RF property of the prototype cryomodule for ADS superconducting linac

加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 赤岡 伸雄*; 小林 秀樹*; 大内 伸夫; 植野 智晶*; 原 博史*; 松岡 雅則*; et al.

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004) (CD-ROM), p.1042 - 1044, 2004/07

加速器駆動核変換システム用超伝導リニアック開発の一環として、日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は共同でクライオモジュールの試作を実施した。クライオモジュールは、972MHz,9セル超伝導空洞を2台実装したものである。超伝導空洞は高純度ニオブ(RRR250)製であり、製作後のプリチューニングにより軸上電場分布98%以内を実現した。クライオモジュール組み込み前の最終洗浄として高圧超純水洗浄を実施した。超伝導空洞に高周波電力を導入するための高周波入力カプラは円盤状の窓を有する同軸型である。単体の大電力高周波試験においては、最終的にピーク電力1MW,パルス幅0.6ms,繰返し50Hzまでクリアした。高調波取り出しカプラのフィルタ特性については、HFSSコードによる計算結果と単体試験の結果との良好な一致を見た。クライオモジュールの冷温冷却試験において、低レベルの高周波特性試験を実施した。超伝導空洞の外部Q値については、設計値に対して20%程度低い測定結果となった。チューナーの感度については計算値と測定値の一致は良好であった。

論文

J-PARC超伝導空洞用入力結合器の大電力試験

加古 永治*; 野口 修一*; 宍戸 寿郎*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 鈴木 浩幸*; 堀 利彦*; 山崎 正義*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.324 - 326, 2004/06

ディスク型セラミック窓を有する同軸タイプの高周波入力結合器が、設計・製作された。2本の入力結合器は真空排気装置を備えた結合導波管に取付けられ、972MHzのパルス高周波源を用いて大電力試験が行われた。その結果として、0.6ミリ秒のパルス幅で25Hzの繰返し運転時に、入力結合器への投入高周波電力として、最大2.2MWが達成された。

論文

Cold-model tests and fabrication status for J-PARC ACS

青 寛幸; 秋川 藤志; 上野 彰; 長谷川 和男; 山崎 良成; 池上 雅紀*; 野口 修一*; 林崎 規託*; Paramonov, V.*

Proceedings of 22nd International Linear Accelerator Conference (LINAC 2004), p.75 - 77, 2004/00

J-PARCリニアックは50keVイオン源,3MeV RFQ,50MeV DTL,181MeV SDTLで2006年9月のコミッショニングを目指している。ACS空洞はJ-PARCの高ベータ領域の空洞として最適な形状であり、400MeVへのアップグレードがコミッショニングの初期に予定されている。現在、SDTLからACS間のマッチングセクションでバンチャーとして使用される予定の、ACS型空洞初号機の製作を進めている。設計の詳細や調整手順を解析やコールドモデルテストを通して検討してきた。本論文では製作の現状とこれまでの結果について報告する。

論文

Cryogenic performance of the prototype cryomodule for ADS superconducting linac

大内 徳人*; 加古 永治*; 野口 修一*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*; 赤岡 伸雄*; 小林 秀樹*; 大内 伸夫; 植野 智晶*; 原 博史*; et al.

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004), p.1033 - 1035, 2004/00

日本原子力研究開発機構と高エネルギー加速器研究機構は、共同で加速器駆動核変換システム(ADS)用超伝導リニアック開発の一環として、9セル超伝導空洞2台を実装したクライオモジュールを試作し、最初の冷却試験を実施した。超伝導空洞の被冷却質量はステンレス33kg,チタン100kg,ニオブ117kgであり、290Kから7.5Kまでの冷却には9時間を要し、液体ヘリウム430Lを消費した。超伝導空洞冷却用の液体ヘリウム容器を減圧することにより2.05Kまでの冷却に成功した。超伝導空洞への熱侵入量の導出は、液体ヘリウムの蒸発速度を測定することにより実施し、測定結果は11.3Wであった。これは設計値4.8Wを大きく上回るものである。クライオモジュール内部の温度分布測定結果を元に、主要熱伝導パスからの熱侵入量を積算した結果10.4Wとなり、実測値をよく再現した。主要な熱侵入源は、チューナーシステムと空洞位置調整機構であることが判明した。

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