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松田 誠; 長 明彦; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋
JAEA-Conf 2018-003, p.126 - 131, 2019/02
原子力機構東海タンデム加速器では2003年に21gapのコンプレスドジオメトリ型加速管への更新を行った。更新直後に16MVの電圧発生を確認し2年後には18MVに到達した。2007年、2008年には真空トラブルによりダメージを受け、加速電圧が下がってしまったが加速管を交換することで性能を回復し、2015年までは18MVを維持した運転を継続してきた。これまでの最高加速電圧は18.5MVである。しかしながら近年は高電圧発生時の放電の頻発や、2016年12月に発生した大規模な真空破壊事故により加速電圧が12MVにまで低下してしまった。主たる原因は真空事故による加速管内部への塵やストリッパーフォイル片の混入と考えられ、現在全加速管を取り外し内部の洗浄作業を実施している。この洗浄作業に際し、加速管のアパーチャー電極の放射化測定や管内のセラミクスの汚れの状況を確認した。一部の加速管には内部セラミクスが剥離したものがあった。現在、性能回復のために加速管の洗浄作業および性能向上のために加速器のアライメントを実施している。
松田 誠; 株本 裕史; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 石崎 暢洋; et al.
Proceedings of 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1271 - 1275, 2018/08
原子力機構-東海タンデム加速器は最高加速電圧が約18MVの大型静電加速器であり、核物理,核化学,原子物理,材料照射などの分野に利用されている。2016年12月に発生した真空事故以降加速電圧が12MVまで低下した。加速管内に混入した塵や荷電変換用の炭素薄膜を除去すべく80本の全加速管を取り外し再洗浄を実施した。洗浄に4か月、再組立てに2か月を要した。このため2017年2月から約10か月が加速器の整備期間となった。加速管の再構築に伴い加速管と圧力タンク外の機器との再アライメントを実施した。運転再開は2017年12月となり、利用運転期間中に定期的なコンディショニングを行うことで16.5MVの運転電圧まで回復させることができた。2017年度の加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。
株本 裕史; 長 明彦; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 松田 誠; 仲野谷 孝充; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1404 - 1408, 2017/12
原子力機構-東海タンデム加速器施設は最高運転電圧が約18MVの大型静電加速器で、核物理,核化学,原子物理,材料照射などの各分野に利用されている。当施設では2015年度中に起きた運転中の放電等により一部の加速管に不調が生じたため、しばらく加速電圧を低く抑えて運転を継続していたが、2016年度に加速管8本の交換作業を実施し、加速電圧は約17MVまで回復した。しかし、12月に起きた真空トラブルのため、再び加速管に不調が発生し、加速電圧を低く抑えての運転を余儀なくされた。現在、加速管を全て分解し、クリーニング等による電圧性能の回復を図っている。本発表では加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。
松田 誠; 長 明彦; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1413 - 1417, 2016/11
原子力機構-東海タンデム加速器施設における2015年度の加速器の運転日数は141日であった。最高運転電圧は18MVで、10日間の利用があった。11月に加速器の放電により一部の加速管に不調が生じ、運転電圧を低く抑えて運転を継続せざるを得なくなり、年度末には最高運転電圧は13MVまで下がった。利用されたイオン種は15元素(18核種、22のイオン種)である。利用分野は核物理36%、核化学26%、原子物理・材料照射33%となっている。主な整備事項として、加速管の高エネルギー側にあるビームアパーチャーおよびファラデーカップ位置の再アライメントを行った。また、年度途中から不調となった加速管8本の交換作業を実施した。2015年度の加速器の運転・開発状況およびビーム利用開発について報告する。
Li石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; Jung, H. S.*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 376, p.379 - 381, 2016/06
被引用回数：2 パーセンタイル：57.25(Instruments & Instrumentation)We have developed an in situ and nanoscale Li diffusion measurement method in Li battery materials using an 
-emitting radioactive Li tracer. In this method, while implanting a low-energy (8 keV) Li beam, the particles emitted at a small angle (10
) relative to the sample surface were detected as a function of time. Measurement for Li diffusion coefficients in a spinel phase LiMn
O (LMO) thin film has been started, which is used as an electrode in a Li ion secondary battery. An obvious Li diffusion effect in LMO was observed at the sample temperature of 623 K, and the further measurement is underway.
松田 誠; 長 明彦; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; et al.
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.357 - 360, 2015/09
原子力機構-東海タンデム加速器施設における2014年度の加速器の運転・開発状況およびビーム利用開発について報告する。2014年度の加速器の運転日数は156日であり、最高運転電圧は18MVで8日間の利用があった。利用されたイオン種は15元素(19核種)である。高電圧端子内イオン源からのビーム利用は30%であり、原子あたり3.5MeVのエネルギーでC
分子イオンの利用があった。近年、需要の増えた非密封RIや核燃料を標的とした実験に対応するため、これらの標的を扱える照射室(第2照射室)を新たに整備した。2014年11月にビーム試験を実施し、2015年2月より実験利用が開始された。現在RI標的の利用が可能であり、今後、核燃料標的に拡大する予定である。東海タンデム加速器では高電圧端子内機器への電力供給のために地上電位にある40HPおよび30HPのモーター出力を動力伝達用アクリルシャフトを介して端子内の10kVAおよび15kVAの発電機を駆動している。このシャフトの軸受マウント部を改良しベアリング寿命を大幅に伸ばすことに成功した。大型静電加速器としての特徴を活かすべくビーム開発を実施しているところである。
松田 誠; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 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.142 - 145, 2015/03
原子力機構-東海タンデム加速器において、過去10年ほどの間に発生した様々な機器の故障事例を紹介する。当施設は運転開始から約30年を経過し、機器の高経年化による故障が多々見られるようになった。その代表として、冷却水配管の継ぎ手、ホローコンダクタなどからの水漏れや、圧力タンク内部機器の接触不良などがある。圧力タンク内は六フッ化硫黄(SF
)ガスが充填されているが、コロナプローブのコロナ放電や時折発生する放電により腐食性のあるSFの分解生成物のガスも発生している。この腐食性のガスにより徐々に電気機器の接点やアルミガスケット、真空機器の溶接部が腐食し、接触不良および真空リークを発生する事例がみられる。このほかベローズの伸縮の繰り返しによってビームラインバルブやファラデーカップのベローズ部からの真空リークも近年多く発生するようになってきた。また高圧下および放電サージに晒される特殊環境下である加速器圧力タンク内の機器の故障について報告し、それらの原因および対処法などについて述べる。
Li tracer石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 片山 一郎*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 53(11), p.110303_1 - 110303_4, 2014/11
被引用回数：3 パーセンタイル：78.29(Physics, Applied)We have developed a nanoscale diffusion measurement method using an -emitting radioactive Li tracer. In this method, while implanting a pulsed 8 keV Li beam, the particles emitted at a small angle (10) relative to the sample surface were detected as a function of time. The method has been successfully applied to measuring lithium diffusion coefficients for an amorphous Li
SiO-LiVO (LVSO) thin film with a thickness of several hundred nanometers, demonstrating that the present method is sensitive to diffusion coefficients down on the order of 10
cm
/s, which is more sensitive by about two orders of magnitude than that previously achieved.
松田 誠; 長 明彦; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; et al.
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.410 - 413, 2014/10
原子力機構-東海タンデム加速器施設における2013年度の加速器の運転・開発状況およびビーム利用開発について報告する。2013年度の加速器の運転は、7/16
10/6および1/163/2の2度の定期整備期間を除いて実施され、運転日数は154日であった。最高運転電圧は17.5MVで14日間の利用があった。近年は分子イオン加速のために低い電圧での利用も増え、3.5MVでの加速も実施された。利用されたイオン種は15元素(19核種)である。高電圧端子内イオン源からのビーム利用は33%であった。加速器運転の省力化・効率化のために、光学計算による光学パラメータの自動設定やスケーリング則による設定の技術開発を行っている。その過程で既存の光学要素が計算に全く合わない部分があることが判明した。原因は磁気ステアラーや、磁気四重極レンズの極性やその並びがビームラインごとに異なっていたり、中にはでたらめに配線されているものがあった。これらを修正したところ計算値との整合性を改善することができた。今後、精度を高めるべく開発を継続していく。主な整備事項として、端子電圧を制御するSLITコントロールの不調や、大型偏向電磁石の磁場制御のためのNMRの経年劣化による動作不良、高電圧端子内発電機の増速ギアボックスのオイル漏れが発生した。加速器建家においては老朽化した、高圧受変電設備の更新やエレベータ制御機器の更新が実施された。大型静電加速器としての特徴を活かすべくビーム開発を実施しているところである。
松田 誠; 長 明彦; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; et al.
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.307 - 309, 2014/06
2012年度の加速器の運転は2度のマシンタイム期間で行われ、運転日数は113日であった。最高運転電圧は18MVで9日間の利用があった。利用されたイオン種は16元素(19核種)であり、C分子イオンも加速された。また、
Xeと
Cを同時に試料に照射するデュアルビーム加速を実現した。高電圧端子内に設置されたECRイオン源からのビーム利用が多く全体の48%を占めた。超伝導ブースターは4日間運転され、現在は予算削減のため休止状態となっている。主な整備事項では、2012年度交換を完了しなかったひびの入った残りの加速器の絶縁カラムを支えるセラミクスポストの交換を実施した。最終的には、240本中38本にひびが生じていた。また先の大地震で被害を受けた建屋の補修工事を2012年の11月から約3か月に渡り実施し、建屋の壁や柱のひび割れの補修を行った。現在は、大型静電加速器としての特徴を活かすべくビーム開発を実施しているところである。
松田 誠; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; et al.
Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.362 - 366, 2013/08
原子力機構-東海タンデム加速器施設には、20MVタンデム加速器とその後段加速器として1/4波長型超伝導空洞40台から構成される超伝導ブースター加速器が設置されている。2011年発生した東北太平洋沖地震では、東海タンデム加速器は震度6弱の揺れに襲われ、地震計のインターロックにより自動停止した。加速器の圧力タンクからのSFガスの漏れも発生せず、超伝導ブースターのHe冷凍機は停止中であったのでHeガスの放出もなかった。加速器の主な被害は、高電圧発生部の絶縁カラムを支持するセラミクス支柱の35本(総数240本)の破損、加速管へのSFガスのリーク、ビームライン機器の移動(特に大型偏向電磁石)等であった。加速器本体の被害が小さかったのは、絶縁カラム全体が免震機構によって支えられていたおかげである。約半年に及ぶ復旧作業の結果、2011年9月には運転を再開することができ、最高電圧は18MVを保持している。本報告では、被災状況とその復旧作業及び施設の運転状況と最近のビーム開発について報告する。
平山 賀一*; 三原 基嗣*; 渡辺 裕*; Jeong, S. C.*; 宮武 宇也*; 百田 佐多夫*; 橋本 尚志*; 今井 伸明*; 松多 健策*; 石山 博恒*; et al.
European Physical Journal A, 48(5), p.54_1 - 54_10, 2012/05
被引用回数：2 パーセンタイル：77.83(Physics, Nuclear)The tilted-foil method for producing spin-polarized radioactive isotope beams has been studied for the application to nuclear physics and materials science, using the radioactive nucleus 
Li produced at the Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex (TRIAC). We successfully produced polarization in a Li beam using 15 thin polystyrene foils fabricated especially for this purpose. A systematic study of the nuclear polarization as a function of the number of foils, beam energy, tilt angles and foil material has been performed, confirming the features of the tilted-foil technique experimentally. The contributions made to the nuclear polarization of Li nuclei by the atomic states was investigated.
松田 誠; 長 明彦; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; et al.
第24回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.51 - 54, 2011/07
2011年3月11日に発生した東北太平洋沖地震によって東海タンデム加速器施設は震度6弱の揺れに襲われた。加速器は16.1MVで運転中であったが、インターロックにより自動停止した。幸い、SF
ガス及びHeガスの放出も発生せず、施設の大規模な損傷はなかった。タンク内の機器に甚大な被害は見られず一安心であったが、絶縁カラムを支持するカラムポストにひびや割れが確認された。地震の揺れの割に被害が小さかったのは、カラム全体が免震機構によって保護されていたおかげである。ビームラインでは、大型電磁石が数cm移動したり、真空ベローズが破壊されたりした箇所があった。被害の全容は調査段階であり完全には掴めていないが、確認された被災状況と現時点での復旧状況について報告する。
石崎 暢洋; 石井 哲朗; 阿部 信市; 花島 進; 長 明彦; 田山 豪一; 松田 誠; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; 中村 暢彦; et al.
第23回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.13 - 16, 2010/11
2009年度のタンデム加速器の運転,整備及び利用状況について報告する。加速器の運転時間は約3600時間で例年より少ないが、これは年2回の定期整備以外にタンク開放を要する不具合が4回発生したためである。利用されたイオン種は20元素(25核種)で、多い順にH, O, C, Xe, Ni, N, Li, Arなどであり、ターミナルイオン源からCO
の加速試験も実施した。利用分野は、核物理,核化学,材料・物性,加速器開発などであった。カラムのショーティングロッドのナイロン製接続ネジが破断し、タンク外へ取り出せなくなる不具合が発生した。圧空ジャッキによるロッドの抜き差しの際に過大な力が加わり破断に至ったものと推定された。ロッドの接続部で放電や引っかかりが起こらない改良型ロッドを製作中である。電磁石のトラブルとして、12月にコイルの内部に微少な水漏れが発生し磁場が不安定になる現象が起きた。現在片側のコイルのみで運転中であり、新しいコイルを製作中である。また、別の電磁石電源で使用している水冷シャントの銅管にピンホールによる水漏れが発生した。これは冷却不要のDCCTに置き換えた。
田山 豪一; 仲野谷 孝充; 乙川 義憲; 月橋 芳廣; 関 信夫*; 小野寺 輝夫*; 仁杉 光*
JAEA-Technology 2010-023, 42 Pages, 2010/09
JAEA-Technology-2010-023.pdf:4.81MB
原子力科学研究所のタンデム加速器高圧ガス製造施設は、六フッ化硫黄(以下、「SF」という)ガスを回収,充填するための施設である。SFガスは、加速器タンク内に設置される加速器の高い電気絶縁の確保のために使用される。SFを取り扱う研究機関では、国内最大級の高圧ガス製造施設である。当施設は現在まで31年間運転してきており、施設の点検整備を実施するとともに経年劣化への対策も進めてきている。SFガスは、地球温暖化対策の推進に関する法律で温室効果ガスとして指定され、排出量の削減を厳しく求められている。原子力科学研究所では環境配慮促進の一環としてSF排出抑制対策を重要な課題としている。われわれにおいては、当施設のSFガス排出抑制対策を継続して実施してきた。本報告書は、長年に渡る運転管理における点検整備の経緯,経年劣化の評価,SF排出抑制対策について取りまとめたものである。
乙川 義憲; 長 明彦; 佐藤 哲也; 松田 誠
第23回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.135 - 138, 2010/07
陽子ビームによるウラン核分裂反応で生成される短寿命の放射性核種を迅速にビームとして引き出すため、低圧アーク放電型イオン源の改良を行っている。これまで用いていたイオン源は、運転温度が1550Cと低いため、ビーム生成されるまでの時間(放出時間)は、インジウム(In)で7秒、キセノン(Xe)で12秒と長く、半減期1秒程度の核種ビームの生成が不可能であった。そこで、生成核の標的からの拡散・蒸発,イオン源構造材との吸脱着をより促進するため、新たに高温で運転可能なイオン源の開発を行った。オフラインで試験し数回の改良を行った結果、安定動作と標的槽で2000Cになることを確認した。続いて、オンラインで放出時間を測定した結果、放出時間はInで1.8秒、Xeで4.6秒であり、より迅速に生成が可能になった。その結果、半減期1秒程度の核種である
In(半減期0.61秒)と
Xe(半減期1.73秒)のビームを毎秒10
個程度の強度で生成することに成功した。現在は、ビーム強度を向上させるためにさらなる試験・改良を進めている。本研究会では、イオン源の改良点,性能試験の結果,今後の課題について発表を行う。
松田 誠; 石井 哲朗; 月橋 芳廣; 花島 進; 阿部 信市; 長 明彦; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 株本 裕史; et al.
第22回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.10 - 14, 2010/01
2008年度の東海タンデム加速器の運転,整備及び利用状況について報告する。2007年度に実施した長期整備(高経年化対策)の結果、加速器は安定に動作し、利用運転日数は211日(約5000時間)に回復した。一部の加速管に不具合があり、最高電圧は17MVであった。ビーム強度も長期整備時の再アライメントにより大幅に改善し従来の約23倍となった。利用されたイオン種は21元素(25核種)であった。高電圧端子内イオン源もRF系の復旧により所定の性能が発揮できるようになり、Ne
, Ar
, Kr
, Xe
の多価イオンビームが100pnA以上の強度で得られ、最高エネルギーはXe
の480MeVに達した。前期の定期整備では不調であったHE側加速管4本を交換した。後期の定期整備ではストリッパーフォイルの交換,高電圧端子内の静電Qレンズへのアパーチャー設置,SF絶縁ガスのリーク調査,制御系CAMACのDACの高分解能化を実施した。タンク開放を伴うトラブルとして、10月に高電圧端子内の冷却水ポンプモーターの故障、3月に発電用回転シャフトの軸受け部のベアリングの損傷が発生した。
株本 裕史; 竹内 末広; 松田 誠; 石崎 暢洋; 乙川 義憲
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 612(2), p.221 - 224, 2010/01
被引用回数：1 パーセンタイル：83.74(Instruments & Instrumentation)タンデム加速器及びTRIAC施設からの低速度重イオンを加速するために、超伝導2芯1/4波長型空洞共振器(Twin-QWR)のプロトタイプを製作した。加速空洞は中心導体が2本入る3ギャップの構造となっており、共振周波数は129.8MHz、最適ビーム速度は光速の6%に設計されている。中心導体は超伝導体のニオブでできており、外部胴体はニオブと銅を爆発圧着して製作したクラッド板でできている。中心導体と外部胴体はニオブ製のコンタクトリングで接続される構造になっており、中心導体のみを取り出して表面処理や熱処理を施すことができる。空洞の試験を行いRF電力で4Wを入力したときの加速電界が5.8MV/mを確認しており、所期の性能を達成した。
株本 裕史; 竹内 末広; 松田 誠; 石崎 暢洋; 乙川 義憲
Proceedings of 14th International Conference on RF Superconductivity (SRF 2009) (Internet), p.849 - 853, 2009/11
原子力機構東海20MVタンデム型静電加速器の後段には重イオンのエネルギーを増強するために超伝導ブースターが設置されている。ブースターは40個の超伝導加速空洞で構成されるリニアックで、共振周波数は129.8MHz、最適ビーム速度は光速の10%に設計されている。超伝導ブースターでTRIAC施設からの短寿命核・安定核ビーム及びタンデムからの低速度重イオンビームを加速する構想があり、そのためにはより低速度のビーム加速に適した空洞が必要となる。そのプロトタイプとしてLow
超伝導加速空洞の開発を行った。空洞は3ギャップの2芯1/4波長型空洞共振器(Twin-Quarter Wave Resonator)であり、最適ビーム速度は光速の6%となっている。中心導体が2本入るタイプの空洞は実用例がほとんどない。また、中心導体と外部胴体の間に流れる超伝導電流をニオビウム製のコンタクトリングで確保するユニークな構造となっている。空洞の試作機を製作し、オフライン性能試験においてQ
値9
10,加速電界5.8MV/m(RF入力4W時)を確認しており、十分、実用に耐えうる性能を確保した。
遊津 拓洋; 松田 誠; 乙川 義憲
JAEA-Conf 2008-012, p.91 - 94, 2009/03
20MVタンデム加速器ターミナル部の180偏向マグネットのコイル更新作業の機会に、2007年10月11月にかけてターミナル光学機器のアライメントを行った。その結果、アライメント前は基準軸に対し、最大約5mmのずれがあったが、アライメント後にはそのずれを1mm以内に抑え込むことができた。ターミナルの入口から出口までの通過率は従来の約2倍となり、ターミナル電圧15MVでは
S以下の軽いイオン種については90%以上を通過させることができるようになった。一方、ビーム診断のために、ビームプロファイルモニター(BPM)をターミナルに設置する計画が進行中であり、現在準備を進めている。これまでに、ビーム光学計算によりBPMの設置場所を決定した。また、通信に用いる予定であるアナログ信号用光変換モジュールの通信テストを行い、BPM信号の通信に利用できることを確認した。本研究会ではアライメントの方法とその後の加速試験の結果、及びターミナルへのBPMの設置計画について報告する。
