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論文

Operation and commissioning of IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) LIPAc injector

奥村 義和; Gobin, R.*; Knaster, J.*; Heidinger, R.*; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02A739_1 - 02A739_3, 2016/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:51.49(Instruments & Instrumentation)

IFMIFは40MeV/125mAの重水素ビームを発生する2基の線形加速器を用いた核融合材料照射施設である。日欧の幅広いアプローチ活動のもとで、原型加速器(LIPAc)を用いた実証試験が開始されており、その目標は9MeV/125mAの連続重水素ビームを発生することである。フランスで開発された入射器は、既に日本の六ヶ所の国際核融合研究開発センターに搬入され、2014年から運転と試験が開始されている。これまでに、100keV/120mAの連続水素ビームを0.2$$pi$$.mm.mradのエミッタンスのもとで生成することに成功している。

論文

IFMIF/EVEDA RFQライナック用RFカプラーの耐電力試験

前原 直; 助川 圭一*; 只野 秀哉*; 春日井 敦; 鈴木 寛光; 阿部 和彦*; 奥 隆司*; 杉本 昌義

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1140 - 1142, 2015/09

国際核融合中性子照射施設(IFMIF)加速器系の工学設計工学実証活動((EVEDA)では、重陽子イオンビーム125mAを9MeVまで定常運転で加速するためにInjector(100kV-140mA)、運転周波数175MHzを採用したRFQライナック(0.1-5.0MeV-130mA)と超伝導RFライナック(5.0MeV-9MeV-125mA)の開発を進めている。RFQライナックでは8つのRFインプットカプラーを用いて1.4MWレベルのRF電力入射が要求されている。このために6 1/8インチ同軸導波管をベースにループアンテナを採用した定常化RFカプラーの設計を行った。この設計ではループアンテナ内部、内部導体及び高周波窓に冷却チャンネルを設けて常水圧にて数kWレベルの熱除去を施した。試作したRFカプラーの耐電力試験ではHigh-Q load circuitを用いて定在波による耐電力試験を行い、等価的なRFパワー200kW-14秒のCW運転を実証した。この200kW-CW運転のためにはパルス幅1msec Duty 1/2において5日間のRFエージングよる脱ガスを行いカプラーの高周波窓やRFコンタクト部からのガス放出に問題無いことを実証した。本講演では、試作したRFインプットカプラーのHigh-Q load circuitを用いた耐電力試験について発表する。

論文

IFMIF/EVEDA用大電流加速器の進捗

奥村 義和; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; Gobin, R.*; Harrault, F.*; Heidinger, R.*; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.203 - 205, 2015/09

日欧協力のもと、国際核融合中性子照射施設(IFMIF)の工学設計工学実証活動(EVEDA)が2007年から開始されている。IFMIFにおける最大の開発課題は、40MeV/250mA/CWの重水素イオンビームを発生できる大電流加速器であり、現在、その原型加速器(9MeV/125mA/CW)の試験を六ヶ所村の国際核融合研究センターにおいて段階的に実施している。試験は日欧の事業チームメンバーと、入射器を担当したフランスサクレー研究所などの欧州ホームチーム,日本ホームチームのメンバーから構成される原型加速器統合チームが担当している。入射器については、2014年から試験を開始し、現在までに100keV/120mA/CWの水素イオンビームを0.3$$pi$$mm.mrad以下のエミッタンスで生成することに成功している。2015年には、高周波四重極加速器(RFQ)用高周波電源の搬入据付が開始され、入射器の試験の終了とともにRFQ本体の据付も開始される予定である。本稿では、入射器の実証試験の結果とともに、RFQ,超伝導リニアック,高周波電源,ビームダンプ等の現状について報告する。

論文

The Accomplishment of the engineering design activities of IFMIF/EVEDA; The European-Japanese project towards a Li(d,xn) fusion relevant neutron source

Knaster, J.*; Ibarra, A.*; 井田 瑞穂*; 近藤 恵太郎; 菊地 孝行; 大平 茂; 杉本 昌義; 若井 栄一; 渡邊 和仁; 他58名*

Nuclear Fusion, 55(8), p.086003_1 - 086003_30, 2015/08

 被引用回数:39 パーセンタイル:1.52(Physics, Fluids & Plasmas)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、現在、日欧間の幅広いアプローチ協定の基で工学実証・工学設計活動(EVEDA)フェーズにおける研究開発か進行中である。工学設計活動(EDA)は2013年夏、予定通りに終了し、IFMIF中間工学設計書(The IFMIF Intermediate Engineering Design Report: IIEDR)を刊行した。先行フェーズに比べ、多くの点で設計の改善が行われた。特に、超伝導加速器の概念により、ビームロスの低減と運転コストの低減が実現された。照射施設の設計においては、照射モジュールと放射線遮蔽構造体を分離することによって、照射試験の柔軟性、遠隔操作機器の信頼性の向上とコストの削減が実現された。刊行されたIFMIF中間工学設計書は、EVEDA事業が開始された2007年より実施されている工学実証活動(EVA)の成果を補完し、建設判断を行うに足る情報を提供する。またさらに、益々増す核融合分野からの要求に合致した次の目標を定める上での基礎となる。

論文

IFMIF/EVEDA事業におけるリチウムターゲット施設開発の現状

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 平川 康; 古川 智弘; 帆足 英二*; 深田 智*; 鈴木 晶大*; 八木 重郎*; 辻 義之*; et al.

Proceedings of Plasma Conference 2014 (PLASMA 2014) (CD-ROM), 2 Pages, 2014/11

IFMF/EVEDA(国際核融合材料照射施設の工学実証・工学設計活動)において、世界最大流量率(3000リットル/分)を持つリチウム試験ループを用い、幅100mmで厚さ25mmの自由表面を持つ高速(15m/s)リチウム流を、IFMIFの運転条件(250$$^{circ}$$C、約10$$^{-3}$$Pa)で安定なリチウム流の形成を示す実証試験に成功した。また、リチウム施設開発におけるリチウム純化、リチウム安全や遠隔操作技術を含む最近の工学実証においても、いくつかの優れた結果が得られるとともに、リチウム施設に関する工学設計を併せて評価した。これらの研究開発で得られた成果は、核融合炉材料の開発に重要なキーテクノロジーとなる核融合炉の照射環境を模擬する加速器駆動型中性子源の開発を大きく進展させるものである。

論文

Safety managements of the linear IFMIF/EVEDA prototype accelerator

高橋 博樹; 前原 直; 小島 敏行; 成田 隆宏; 堤 和昌; 榊 泰直; 鈴木 寛光; 杉本 昌義

Fusion Engineering and Design, 89(9-10), p.2066 - 2070, 2014/10

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

On the Linear IFMIF/EVEDA Prototype Accelerator (LIPAc), the engineering validation up to 9MeV by employing the deuteron beam of 125mA are planning at the BA site in Rokkasho, Aomori, Japan. Since the deuteron beam-power is achieved to a 1 MW level, and $$gamma$$-ray and neutron is a critical issue. An establishment for safety management is indispensable to reduce radiation exposure for personnel and radio-activation for accelerator components. For this purpose, Personnel Protection System (PPS) of LIPAc control system, which works together with the radiation monitoring system and the access control system and etc., are applied. In this article, three function of personnel access control, radiation monitoring and operation control of the LIPAc for safety management will be presented in details.

論文

IFMIF/EVEDA原型加速器用入射器の現状

神藤 勝啓; 市川 雅浩; 高橋 康之*; 久保 隆司*; 堤 和昌; 菊地 孝行; 春日井 敦; 杉本 昌義; Gobin, R.*; Girardot, P.*; et al.

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1009 - 1012, 2014/10

加速器駆動型中性子源を用いた核融合炉材料開発施設である国際核融合炉材料照射施設(IFMIF)の工学実証のための原型加速器の開発が進められている。この加速器は入射器、RFQ及び超伝導リナックで構成された重陽子線形加速器であり、9MeV/125mAの連続ビーム生成を目指している。入射器はフランス原子力庁サクレー研究所(CEA Saclay)で2012年秋まで100keV/140mAの陽子及び重陽子の連続ビーム試験を行った。ビーム試験終了後、この入射器は青森県六ケ所村の国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)に搬送された。IFERCでIFMIF/EVEDA原型加速器として駆動するための第一段階として、2014年夏より更なる品質向上を目指した入射器のビーム試験を行うために2013年末より入射器の据付作業を開始した。本発表ではCEA Saclayでのビーム試験の結果、IFERCでの入射器の据付状況について報告する。

論文

Engineering validation and engineering design of lithium target facility in IFMIF/EVEDA project

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; 井田 瑞穂*; 伊藤 譲; 新妻 重人; 枝尾 祐希; et al.

Fusion Science and Technology, 66(1), p.46 - 56, 2014/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:51.53(Nuclear Science & Technology)

EVEDA Lithium Test Loop (ELTL) has been designed and constructed, has operated a liquid lithium flow test facility with the world's highest flow rate and has succeeded in generating a 100-mm-wide and 25-mm-thick free-surface lithium flow along a concave back plate steadily at a high speed of 20 m/s at 300$$^{circ}$$C for the first time in the world. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high density, one of the key objectives of the fusion reactor materials development under the BA (Broader Approach) Activities. Recent related engineering validation and engineering design of the lithium facility has been evaluated.

論文

IFMIF/EVEDA原型RFQ加速器のRFカプラー開発

前原 直; Antonio, P.*; 市川 雅浩; 高橋 博樹; 鈴木 寛光; 杉本 昌義

Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.561 - 563, 2014/06

IFMIF/EVEDAの原型加速器では、共振周波数175MHzを採用したRFQ線形加速器(0.1-5.0MeV-130mA)の開発を進めている。このRFQでは、8つのRFインプットカプラーを用いてトータル1.38MWの高周波電力入力が要求され、6 1/8インチ同軸導波管をベースにループアンテナを採用した定常化(CW)運転RFインプットカプラーの開発を行っている。ループアンテナの大きさは、実機モデルを模擬した長軸アルミRFQ(L=9.8m)を用いたカップリングファクターの測定により決定した。またCW運転での高周波損失による発熱を除去するためにループアンテナ内部に冷却チャンネルを設けて、ループアンテナでの300Wレベルの熱負荷に対して水冷方式にて数kWレベルの十分な熱除去を可能とした。さらにループアンテナ構造を持つRFインプットカプラーの高周波伝送試験のために、新たにカップリングキャビティを設計し、カップリングキャビティに2つのRFカプラーを接続してRF伝送試験を開始した。本講演では、IFMIF/EVEDA原型加速器のRFQ線型加速器のRFインプットカプラーとカップリングキャビティの工学設計について発表する。

論文

Activation analyses of air by deuteron beam at 5-9 MeV

高橋 博樹; 前原 直; 榊 泰直; 市川 雅浩; 鈴木 寛光; 杉本 昌義

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.261 - 263, 2014/04

デモ核融合炉の材料開発のために、加速器を用いた中性子照射施設が必要とされている。そして、D-Liストリッピング反応による中性子生成により14MeVの中性子束を得るために、40MeVの重陽子ビームが液体リチウムに入射されることがIFMIFの設計方針となっている。重陽子の加速器においては、ビームロスによる放射化の評価が重要である。本件では、5MeVと9MeVの実験データを用いて、ビームロスにより生成される空気中の放射化をPHITSコード、及び、DCHAINコードを用いて評価した。

論文

IFMIF; Overview of the validation activities

Knaster, J.*; Arbeiter, F.*; Cara, P.*; Favuzza, P.*; 古川 智弘; Groeschel, F.*; Heidinger, R.*; Ibarra, A.*; 松本 宏*; Mosnier, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 53(11), p.116001_1 - 116001_18, 2013/11

AA2013-0294.pdf:2.55MB

 被引用回数:56 パーセンタイル:1.83(Physics, Fluids & Plasmas)

日欧協力による幅広いアプローチ活動の下、IFMIF/EVEDA事業は、次の段階のIFMIF建設を目途としている。主要施設である(1)加速器、(2)標的、(3)試験設備の実証活動では、フルスケールのプロトタイプ、もしくは、直接、IFMIFへ外挿可能なスケールダウンモデルを製作している。1.125MW(125mA, 9MeV)の重陽子ライナックの据付が2013年3月に日本の六ヶ所で始まる。日本の大洗で稼動中の世界最大の液体リチウム試験ループは、今後、意欲的な実験が計画されている。フルスケールの高中性子束試験モジュールには日欧の協力で開発された小型試験片が約千個詰め込まれ、ヘリウムガスループとともにドイツで製作された。フルスケールのクリープ試験用中間中性子束試験モジュールがスイスで製作された。

論文

Engineering design of the RF input coupler for the IFMIF prototype RFQ linac

前原 直; Palmieri, A.*; Mereu, P.*; 市川 雅浩; 高橋 博樹; Comunian, M.*; 鈴木 寛光; Pisent, A.*; 杉本 昌義

Fusion Engineering and Design, 88(9-10), p.2740 - 2743, 2013/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.96(Nuclear Science & Technology)

For the IFMIF/EVEDA RFQ linac, engineering design of the RF input coupler is carried out. The RF input coupler with a cooling port ($$L$$ = $$lambda$$/4), based on a 6 1/8 inch co-axial waveguide, is designed for the CW operation, and cooling channels are installed into the inside of loop antenna, the outer-conductor and the inner-conductor around RF window. For the loop size, RF coupling factors on beam loading are evaluated with based on the measured S$$_{11}$$ parameter and Q value on Aluminum RFQ module. In order to fulfill the acceptance Q$$_{0}$$ value of 9000 for the RFQ, the insertion depth of L = 45 mm is chosen. For this loop antenna size, magnetic field strength around the loop and surface loss density on the loop are evaluated, it is found to satisfy with the RF coupler acceptance values.

論文

Activation analyses of air in the accelerator vault of LIPAc building by deuteron beam at 5 MeV and 9 MeV

高橋 博樹; 前原 直; 榊 泰直; 鈴木 寛光; 杉本 昌義

JAEA-Conf 2013-002, p.109 - 112, 2013/10

In the IFMIF/EVEDA prototype accelerator, the engineering validation up to 9 MeV is planned by employing the deuteron beam of 125 mA at the BA site in Rokkasho. In the acceleration of deuteron beam, the activation is critical issues, and the analyses as for isotope productions in the air are indispensable for safety assessment. In the air activation, the $$^{41}$$Ar is the most important for maintenance works in accelerator vault, and the exhaust management has to be established. For this analysis, the experimental data are used as a source term in neutron transportation and the activation analyses for the air in an accelerator vault are performed by PHITS code and DCHAIN code. The neutron flux around the BD due to the deuteron beam of 5 MeV and 9 MeV are evaluated for the current IFMIF/EVEDA Accelerator design, and it is found that maintenance works cannot be started immediately after deuteron beam operation.

論文

Development of small specimen test techniques for the IFMIF test cell

若井 栄一; Kim, B. J.; 野澤 貴史; 菊地 孝行; 平野 美智子*; 木村 晃彦*; 笠田 竜太*; 横峯 健彦*; 吉田 崇英*; 野上 修平*; et al.

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 6 Pages, 2013/03

Recent progress of small specimen test technique and the engineering design and engineering validation tests of high flux test module (HFTM) for the IFMIF test cell is mainly summarized and evaluated in the IFMIF/EVEDA (Engineering validation and engineering design activities) projects under Broader Approach Agreement between EURATOM and Japan. Effects of specimen size on mechanical properties such as impact properties and ductile-to-brittle transition temperature are known to occur in ferritic/martensitic steels, and some parts of them have been prepared in the guideline and standard of mechanical tests by ASTM-international and ISO. However, our research of ferritic/martensitic steel F82H showed that it did not match with our data, i.e., master curve method for fracture in ductile-to-brittle transition behaviour of F82H steel. Accordingly, we need to modify and develop these standards for the tests including small size specimens of fusion materials in IFMIF. Also, some designs were prepared in the design of HFTM.

論文

IFMIF/EVEDAリチウムターゲットシステムの開発

若井 栄一; 近藤 浩夫; 杉本 昌義; 深田 智*; 八木 重郎*; 井田 瑞穂; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 88(12), p.691 - 705, 2012/12

核融合エネルギーの早期実現を目指す幅広いアプローチ活動のもと、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)を2007年より実施している。この活動の中で実機のリチウムターゲットを実証する目的で世界最大流量率(3000リットル/分)を有し、幅100mmで厚さ25mmの形状で最速20メートル/秒までの範囲で安定したリチウム流を実証試験を行うために液体リチウム流動試験装置を原子力機構大洗研究開発センターに建設し、その実証試験を開始したところである。本試験装置の各種機器の機能性試験及びそれに続く、ターゲット部でリチウム自由表面を持つ15m/sの流動試験までに関する第一段階確証試験を成功させた所である。また、これ関係する工学実証試験及び工学設計の活動状況を示すとともに、その成果内容について併せて解説したものである。

論文

Overview of materials research and IFMIF-EVEDA under the Broader Approach framework

西谷 健夫; 谷川 博康; 山西 敏彦; Clement Lorenzo, S.*; Baluc, N.*; 林 君夫; 中島 徳嘉*; 木村 晴行; 杉本 昌義; Heidinger, R.*; et al.

Fusion Science and Technology, 62(1), p.210 - 218, 2012/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.4(Nuclear Science & Technology)

幅広いアプローチ活動(BA)の国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)事業の一環として行われている材料開発と国際核融合材料照射施設工学設計・工学実証(IFMIF/EVEDA)事業の最近の進展について報告する。IFERC事業では、六ヶ所の原型炉R&D施設が完成し、おもにブランケット材料に関する研究開発が進展している。IFMIF/EVEDA事業では、原型加速器の入射器が完成し、ビーム試験を実施している。液体リチウム試験ループは2011年3月の完成し、5m/sの流動試験に成功した。

論文

IFMIF/EVEDA; Adjustment of scope and recent technical achievements

Garin, P.*; 杉本 昌義; IFMIF/EVEDA Integrated Project Team

Fusion Science and Technology, 62(1), p.219 - 225, 2012/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:32.85(Nuclear Science & Technology)

IFMIFはDEMOや将来の電力プラントの材料データベースを揃えることを目的とし2007年半ばから幅広いアプローチ協定の下で工学設計工学実証活動が実施されている。これまで実証試験によるIFMIF工学設計に供する情報の創出をおもに活動してきたが、2010年12月に加速器プロトタイプ実証を最優先とし、期間を2010年半ばまで延長する計画の見直しが了承された。他の活動は初期の予定通り2013年半ばで完遂する。工学設計の目標は中間設計書とする変更がなされた。しかし東日本大地震の影響で事業スケジュールの遅れが生じており、特に、2011年初めに成功裏に完成した液体リチウム試験ループへの影響がある。その中で主要要素の開発作業は継続的になされており、イオン入射器の最初の運転実施などの成果が出ている。本論文では事業の活動状況全体と将来計画を概説する。

論文

IFMIF specifications from the users point of view

Garin, P.*; Diegele, E.*; Heidinger, R.*; Ibarra, A.*; 實川 資朗; 木村 晴行; M$"o$slang, A.*; 室賀 健夫*; 西谷 健夫; Poitevin, Y.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.611 - 614, 2011/10

 被引用回数:19 パーセンタイル:11.1(Nuclear Science & Technology)

この論文はIFMIF仕様作業グループが、IFMIF施設の最上位の仕様に関して、ユーザーの視点で提言をまとめたものである。特に核融合動力炉と材料開発に関する日欧の異なるロードマップを考慮した。ブランケット構造材料,ブランケット機能材料及びセラミックス等の非金属材料の開発において、IFMIFに要求される仕様を提案した。さらに、ITER TBMの性能確認試験への適用の可能性についても言及した。

論文

Some error studies for interface management in the HEBT of the IFMIF accelerator

設楽 弘之; Vermare, C.*; 杉本 昌義; Toupet, S.*; Garin, P.*

Fusion Engineering and Design, 86(9-11), p.2674 - 2677, 2011/10

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

IFMIF加速器は2本の同一性能の平行に走るビームラインからなる。各ラインにおいて40MeVm, 125mAのD$$^{+}$$ビームを高エネルギービーム輸送部(HEBT)を経て、液体リチウムターゲットへ導き中性子ビームを得る。HEBT出口では20cm$$times$$5cmの矩形フラットトップ形状のフットプリントが要求される。特に下流のリチウムターゲット部との取り合い調整,影響の観点から、HEBT出口におけるビームフットプリントの制御性,堅牢さを評価した。HEBTの上流部とHEBT入口でのビーム軸位置のずれを想定した場合、$$pm$$0.2mm程度がビーム品質の劣化が少なく安定な領域であることがわかった。また、加速エネルギー依存性からは定格の40MeVの加速が得られない場合はビーム品質の劣化は大きく、逆に+1MeV程度の加速が可能な場合は、緩やかな劣化となることがわかった。

論文

IFMIF's new design; Status after 2 years of EVEDA project

Garin, P.*; 杉本 昌義

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.1262 - 1266, 2011/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:19.73(Materials Science, Multidisciplinary)

IFMIFは核融合の主要計画の一つであり、DEMO及び将来の発電プラント用材料を開発するための照射と特性試験を行うものである。工学実証工学設計活動は2007年半ばに日欧で締結された幅広いアプローチのもとで開始され、次の4つから成る。(1)IFMIFの工学設計を完成すること,(2)加速器の低エネルギー部の原型機を9MeVまで建設し、電流は目標の125mAをめざして運転すること,(3)液体リチウムループは純化トラップ,モニターを含んだシステムとして実証すること,(4)テストセルは高中性子束試験モジュールを設計製作し適切な条件下で試験すること。公式に事業開始後2年を経た時点で、参照概念設計から変更のあった重要な点は加速器の高エネルギー部,リチウムターゲットアセンブリの背面部,高中性子束試験モジュールの形状である。これらの変更の事業に及ぼす影響度について解説する。

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