J-PARC MRにおけるイントラバンチ・フィードバックのシステム更新のための評価

吉村 宣倖*; 外山 毅*; 小林 愛音*; 中村 剛*; 岡田 雅之*; 菖蒲田 義博; 中家 剛*

Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.936 - 941, 2023/01

https://www.pasj.jp/web_publish/pasj2022/proceedings/PDF/FRP0/FRP014.pdf

大強度陽子シンクロトロンJ-PARC Main Ring (MR)は現在の510kW ( ppp, MRサイクル2.48秒)から1.3MW ( ppp, 1.16秒)へと大強度化する予定である。大強度のビームは、それが引き起こすウェイク場や電子雲などによりビームの振動が不安定になるために、ビーム損失が発生する。これを抑制するためにビーム位置モニター(BPM), FPGA, ストリップラインキッカーを用いたintra-bunch feedback system (IBFB)がMRに設置されている。ビーム強度が増強されると横方向不安定性がさらに増大してビームを実験施設に安定供給する制限要因となることが予想される。現在、対策として今後1,2年でIBFBを新システムに更新して200MHzの高周波の振動にも対応させることが計画されている。今回、この事前調査として(100MHzまでの振動に対応した)現行システムのIBFBの性能限界を6月に行われたビーム試験でのデータをもとに評価した。

廃棄物の合理的処理処分方策の基本的考え方; 廃棄物処理の加速に向けた検討結果

中川 明憲; 及川 敦; 村上 昌史; 吉田 幸彦; 佐々木 紀樹; 岡田 翔太; 仲田 久和; 菅谷 敏克; 坂井 章浩; 坂本 義昭

JAEA-Technology 2021-006, 186 Pages, 2021/06

JAEA-Technology-2021-006.pdf:54.45MB

日本原子力研究開発機構が保管する放射性廃棄物のうち、一部の放射性廃棄物については過去に未分別のまま圧縮等の処理が行われていた。このため、埋設処分に向けて圧縮されたものを分解して確認する等の作業に多くの時間が必要であると想定され、放射性廃棄物の早期のリスク低減を行う方策について、廃棄物処理及び埋設処分の2つの観点から検討を実施した。前処理,処理及び固型化といった廃棄物処理作業の中で時間を要している工程を分析し、放射能濃度評価、有害物等の分別、及び可燃物の分別といった課題を抽出した。放射能濃度評価に関しては、保守的な核種組成比と非破壊線測定による廃棄体中の放射能濃度評価方法の検討、及びトレンチ埋設施設構造の高度化を図るとともに、評価対象核種の選定に一定の基準を設定することにより、評価対象核種を絞り込める可能性があることを明らかにした。有害物等の分別に関しては、非破壊検査と記録・有害物使用状況等による分別の要否の確認により、分別作業を大幅に削減できる見込みが得られた。また、廃棄物から地下水中に移行した重金属による地下水中濃度を評価し、水質に関する環境基準を遵守可能な廃棄体中に含有される濃度として受入基準を提示した。可燃物の分別に関しては、埋設施設内空隙増加による陥没の影響を評価し、覆土での事前対応が可能な可燃物含有量を評価するとともに、非破壊検査による可燃物量の確認と、解体で発生するコンクリートのような可燃物含有量が少ない廃棄物との混合埋設により、埋設処分場内の廃棄物層の平均的な可燃物の含有割合を20vol%とする定置管理を行い、分別作業を不要にできる見込みが得られた。原子力科学研究所の圧縮体を例に、これらの方策を施すことによる廃棄物処理加速の効果についての評価を実施し、廃棄物の分別処理作業を約5倍加速できる見込みが得られた。今後、検討した対策の実現に向けた対応を進める。

Low-background prebunching system for heavy-ion beams at the Tokai radioactive ion accelerator complex

岡田 雅之*; 仁木 和昭*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 石山 博恒*; Jeong, S. C.*; 片山 一郎*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 渡辺 裕*; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(3), p.030101_1 - 030101_10, 2012/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevSTAB.15.030101

A novel beam-bunching technique has been implemented at a heavy-ion linear accelerator facility by installing a compact two-gap prebuncher and a multi-layer beam chopper. A pulsed beam of 2 to 4 MHz, having kinetic energy up to 1.1 MeV/u, is realized by bunching 2 keV/u continuous beams just upstream of the linac. Around 40% of the continuous beam particles are successively gathered in a single micro-bunch with a time width of around 15 ns in units of full-width at one-tenth maximum. The number of background beam particles over 250 ns just before the bunched beam is well suppressed to less than 10 of the number of bunched particles. This technique has been adopted to generate intense -particle beams for nuclear astrophysics experiments.

COMPASS code development; Validation of multi-physics analysis using particle method for core disruptive accidents in sodium-cooled fast reactors

越塚 誠一*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; 飛田 吉春; 山野 秀将; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; 岡田 英俊*; 上原 靖*; et al.

Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-8) (CD-ROM), 11 Pages, 2010/10

本論文では、COMPASSコード開発の2009年度成果を報告する。融体固化・閉塞形成,金属燃料の共晶反応,ダクト壁破損(熱流動解析),燃料ピン破損、及びダクト壁破損(構造解析)に関する検証計算が示される。位相計算,古典及び第一原理分子動力学研究は金属燃料とスティール及び制御棒材料とスティールの共晶反応の物性を調べるために用いられた。粒子法の基礎研究やSIMMER計算もまたCOMPASSコード開発に役立った。COMPASSは、SIMMERコードで用いられている実験相関式の基盤を明らかにするものと期待される。SIMMERとCOMPASSの結合はCDAの安全評価並びに炉心設計最適化に有効になるだろう。

Performance of the main ring BPM during the beam commissioning at J-PARC

外山 毅*; 荒川 大*; 平松 成範*; 五十嵐 進*; Lee, S.*; 松本 浩*; 小田切 淳一*; 手島 昌己*; 飛山 真理*; 橋本 義徳*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.981 - 983, 2010/05

http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/IPAC10/papers/mope012.pdf

J-PARC MRのビームコミッショニング中のBPMの運用経験について報告する。サブジェクトは、(1)特にビームダクトの段差の影響,(2)1秒平均に対し30ミクロンの位置分解能,(3)ビームを使った位置校正である。

フェムト秒紫外光発生及び短波長フェムト秒レーザーとナノクラスター相互作用による高効率X線発生

森 道昭; 桐山 博光; 吉村 政志*; 森 勇介*; 岡田 大; 重森 啓介*

プラズマ・核融合学会誌, 85(6), p.389 - 392, 2009/06

https://ci.nii.ac.jp/naid/110007367061

非線形光学結晶は汎用性の高いツールであるため、授業や参考書などを通じて比較的学問として触れる機会は多い。しかし、近年では非線形光学結晶においてはCLBOやYGCOBなどの短波長用非線形光学結晶の開発が行われるなど非常に多彩になってきており、また非線形光学結晶を用いた応用としても、10フェムト秒以下の高調波変換や縮退四光波混合によるOPCPA(光パラメトリックチャープパルス増幅)(増幅器)などの新たな進展。さらにこれらの進展に伴い、プラズマ物理研究でも例えば前述のOPCPAにおいては既存の増幅法と比較して高コントラスト性が期待できることから、それを導入したレーザーを用い超高強度レーザープラズマ相互作用によってMeV級陽子線発生が行われるなど、プラズマ研究に対しても大きく進展している。また、レーザー核融合においても非線形光学結晶から得られる高次高調波と基本波をハイブリッドさせ、基本波照射・高調波照射それぞれの長所を活かし効率的な爆縮を得る取り組みも行われている。このような動きも含め、本講座では「非線形光学結晶とプラズマ研究への応用」と題し、非線形光学結晶について基礎を中心に、最近のトレンドやプラズマ研究への利用など最近のトレンドについて取り上げる。

KEKCB electron cyclotron resonance charge breeder at TRIAC

今井 伸明*; Jeong, S.-C.*; 小柳津 充広*; 新井 重昭*; 渕 好秀*; 平山 賀一*; 石山 博恒*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 岡田 雅之*; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(2), p.02A906_1 - 02A906_3, 2008/02

https://doi.org/10.1063/1.2828070

KEKCBは、18GHzの電子共鳴型(ECR)イオン源で、タンデムに設置された短寿命核分離加速実験装置(TRIAC)の一部として、上流で生成され質量分離された短寿命原子核の1+イオンを、ビーム軸上のECRプラズマに入射することで、多価のイオンへその場変換する装置である。これまでの開発研究によって、クリプトン,キセノン等のガス状元素やバリウム,インジウム等の非ガス状元素に対して、質量/電荷比が7以下の多価イオンにまで変換する効率を、それぞれ7%, 2%にまで向上することができた。また、短寿命な同位元素による測定と比較することで、この変換効率は、1秒程度の半減期を持つ同位元素に対しては、変わらないことを確かめた。従来見られていた出力ビーム中のバックグランドは、プラズマ壁及び電極の全アルミ化,高圧純水洗浄等により、10ppsから600ppsにまで落とすことができた。

Design and test of 2-4 MHz sawtooth-wave pre-buncher for 26 MHz-RFQ

仁木 和昭*; 石山 博恒*; 片山 一郎*; 宮武 宇也*; 岡田 雅之*; 渡辺 裕*; 牧井 宏之; 新井 重昭*

no journal, , 

The measurement of C() reaction is planned at TRIAC (Tokai RadioIsotope Accelerator Complex). An intense pulsed beam with the width of less 10 ns and the interval between 250 ns and 500 ns is required for this experiment. Because the Split Coaxial RFQ(SCRFQ), which is one of the TRIAC accelerators, has a radio frequency of 26 MHz, the bunch interval becomes 38.5 ns. In order to make the bunch interval of 250 ns or more, the pre-buncher with a frequency of 2-4 MHz, is considered to be installed upstream of the SCRFQ. It is designed as the pre-buncher has two gaps with non-Pi mode. In order to make the bunching beam profile like a pseudo sawtooth-wave, the RF voltage synthesized three harmonic frequencies is applied to these gaps. Consequently, the pre-buncher has a compact size and no leakage electric field outside gaps, and can keep the RF voltage low. Recently, the beam test of this pre-buncher with a case of 2 MHz-RF and SCRFQ was performed by using O and C beams. The clear bunch structure with a interval of 500 ns was obtained by the SSD set downstream of the SCRFQ. The results of the beam test are almost consistent with those of the beam simulation code.

The RI beams from the Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex (TRIAC)

長 明彦; 阿部 信市; 遊津 拓洋; 花島 進; 石井 哲朗; 石崎 暢洋; 株本 裕史; 沓掛 健一; 松田 誠; 中村 暢彦; et al.

no journal, , 

東海放射性核種ビーム加速器施設(TRIAC)では、タンデム加速器の陽子や重イオンビームを用いて生成した放射性核種をオンライン同位体分離器で分離し、再加速することができる。2005年の実験共用開始から、ウラン核分裂生成物やLiのビームを実験・研究に提供している。Liの生成には99%濃縮C同位体焼結標的を用いていた。この標的を装着したイオン源システムからのLiの放出時間は3.2秒と長く、新たに開発するLi(T=0.2秒)ビームの生成には適さない。われわれは速い放出時間を持つチッ化ボロン標的の開発を行い、毎秒10個のLiビームの生成に成功した。

Direct measurement of astrophysical Li(d,t)Li reaction

橋本 尚志; 宮武 宇也; 光岡 真一; 西尾 勝久; 佐藤 哲也; 市川 進一; 長 明彦; 松田 誠; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; et al.

no journal, , 

宇宙初期での非一様ビッグバン模型や超新星爆発中の元素合成過程においては中性子過剰な環境が作られるため、原子核反応の経路は安定線よりややずれて中性子過剰核を経由して進むと予想される。この過程においてLiは安定核の存在しない質量数8を越える鍵となる元素として注目されている。われわれのグループではLiの関与する反応の断面積を測定することで反応経路を明らかにすることを目的として実験を行っている。最も注目される反応であるLi(,n)Bの測定に引き続き、TRIACでLi(d,t)Li, Li(d,p)Li, Li(d,)Heの反応断面積の測定を行った。この実験で重心系1.5MeV以下のエネルギーにおける反応断面積を世界で初めて測定することができた。また、Li(d,t)Li反応では重心系0.8MeVに異常に大きな断面積の増大が見られた。これは複合核であるBeに22.4MeVの新たな励起状態が存在することを示唆する。本講演ではこのLi(d,t)Li反応の測定について報告する。