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山本 風海; 山川 恵美*; 高柳 智弘; 三木 信晴*; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 柳橋 亨*; 堀野 光喜*; 仲野谷 孝充; et al.
ANS RPSD 2018; 20th Topical Meeting of the Radiation Protection and Shielding Division of ANS (CD-ROM), 9 Pages, 2018/08
J-PARC 3GeVシンクロトロンは1MWのビーム出力を中性子ターゲットおよび主リングシンクロトロンに供給するためにビーム調整を進めている。現在は最大500kWの出力で運転を行っているが、現状最も放射化し線量が高い箇所はリニアックからのビーム軌道をシンクロトロンに合流させる入射部である。この放射化はビーム入射に使用する荷電変換フォイルとビームの相互作用によるものであるが、フォイルを使う限り必ず発生するため、周辺作業者への被ばくを低減するための遮蔽体を設置できる新しい入射システムの検討を行った。フォイル周辺は入射用電磁石からの漏れ磁場で金属内に渦電流が流れ、発熱することがこれまでの経験から判っているため、その対策として金属の遮蔽体を層状に分け、その間に絶縁体を挟む構造を考案した。遮蔽計算の結果から、9mmのステンレスの間に1mmの絶縁体を挟んでも遮蔽性能は5%程度しか低下しないことがわかった。
山本 風海; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 高柳 智弘; 吉本 政弘; 發知 英明; 原田 寛之; 竹田 修*; 三木 信晴*
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.374 - 378, 2017/12
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度陽子ビームを物質生命科学実験施設および主リングシンクロトロンに供給するために設計され、運転を行っている。現在のところ、RCSでは設計値の半分である500kWの出力での連続運転に成功しているが、今後さらにビーム出力を向上し、安定な運転を達成するためには、入射点付近の残留放射能による被ばくへの対策が重要となってくる。これまでのビーム試験やシミュレーション、残留線量の測定結果等から、入射点周辺の残留放射能は、入射で使用する荷電変換用カーボンフォイルに入射及び周回ビームが当たった際に発生する二次粒子(散乱陽子や中性子)が原因であることがわかった。現状では、RCSの入射にはフォイルが必須であり、これらの二次粒子を完全になくすことはできない。そこで、これら二次粒子によって放射化された機器の周辺に遮蔽体を置けるように、より大きなスペースが確保できる新しい入射システムの検討を開始した。予備検討の結果、機器配置は成立するが、入射用バンプ電磁石磁場が作る渦電流による発熱が問題となることがわかり、その対策の検討を進めることとなった。
岡部 晃大; 山本 風海; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; 山本 昌亘; 吉本 政弘; 竹田 修*; 堀野 光喜*; 植野 智晶*; 柳橋 亨*; et al.
Proceedings of 14th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.853 - 857, 2017/12
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)には、ビーム損失を局所化し、機器の放射化を抑制するためにビームコリメータが設置されている。RCSにて加速中に広がったビームハローは、すべてコリメータ散乱体によって散乱され、吸収体部にて回収される。2016年4月のコリメータ保守作業時に吸収体部の1つで大規模な真空漏れが発生したため、代替の真空ダクトを設置することで応急的な対処を行い、ビーム利用運転を継続した。取り外したコリメータの故障原因を特定するためには、遮蔽体を解体し、駆動部分をあらわにする必要がある。しかし、故障したコリメータ吸収体部は機能上非常に高く放射化しており、ビームが直接当たる真空ダクト内コリメータ本体では40mSv/hという非常に高い表面線量が測定された。したがって、作業員の被ばく線量管理、及び被ばく線量の低減措置をしながら解体作業を行い、故障したコリメータ吸収体の真空リーク箇所の特定に成功した。本発表では、今回の一連の作業及び、コリメータの故障原因について報告する。
山本 風海; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 高柳 智弘; 吉本 政弘; 發知 英明; 原田 寛之; 竹田 修*; 三木 信晴*
Proceedings of 8th International Particle Accelerator Conference (IPAC '17) (Internet), p.579 - 581, 2017/05
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、1MWの大強度ビームを物質生命科学実験施設および主リングシンクロトロンに供給するために設計され、調整が進められている。現在の所、RCSでは設計値の半分である500kWでの連続運転に成功しているが、今後さらにビーム出力を向上するためには、入射点付近の残留放射能による被ばく対策が重要となってくる。これまでのビーム試験やシミュレーション、残留線量の測定結果等から、入射点周辺の残留放射能は入射で使用する荷電変換用カーボンフォイルに入射及び周回ビームが当たった際に発生する二次粒子(散乱陽子や中性子)が原因であることがわかった。現状では、RCSの入射にはフォイルが必須であり、これらの二次粒子を完全に無くすことはできない。そこで、これら二次粒子によって放射化された機器の周辺に遮蔽体を置けるように、より大きなスペースが確保できる新しい入射システムの検討を開始した。予備検討の結果、機器配置は成立するが、入射用バンプ電磁石磁場が作る渦電流による発熱が問題となることがわかったため、今後その対策を検討することとなった。
山本 風海; 岡部 晃大; 神谷 潤一郎; 吉本 政弘; 竹田 修; 高柳 智弘; 山本 昌亘
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.314 - 318, 2016/11
2007年のRCSの運転開始以後、ビームコリメータではこれまで不具合は起きていなかったが、2016年4月の保守作業時に真空漏れが発生した。ビームコリメータはその機能の上から、非常に放射化することが予想されていたため、真空フランジを遠隔から着脱するためのリモートクランプシステムをはじめとして、作業中の被ばく量を低減するための準備がなされていた。そのため、今回故障が発生してから代わりのダクトへの入れ替えを行うに際して、ビームが直接当たるコリメータ本体では40mSv/hという非常に高い表面線量が測定されたにも関わらず、作業者の被ばく線量は最大でも60マイクロSvに抑えることに成功した。本発表では、コリメータの故障から復旧までの状況について報告する。
飛田 教光; 吉本 政弘; 竹田 修; 佐伯 理生二; 山崎 良雄; 金正 倫計; 武藤 正義*
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1350 - 1354, 2015/09
J-PARC RCSの荷電変換フォイルは、厚さ約1
mの炭素製薄膜を使用している。フォイルは、ビームが照射され続けることで劣化が進み壊れやすくなる。フォイルを真空容器内から取り出す、新しいフォイルを再装填して使用する際には、Arパージ作業、真空排気作業が必要となる。フォイルは非常に薄いため気流による破損のリスクが高い。そのため、真空容器内の気流を抑制する目的で、スローパージ・スロー排気系統を採用している。これまでは、真空容器のビューポートからフォイルに破損等の有無が生じていないか直接監視しており、残留線量の高い主トンネル内で作業を行っていた。そのため、作業時には高い被ばく線量を作業員が浴びていた。そこでRCSでは、残留線量の高い主トンネル内での作業を避け、被ばくのリスクが低いサブトンネルへスローパージ・スロー排気系統を移設した。それに合わせて、ビューポートに新たにカメラを設置し、サブトンネルでフォイルの画像を確認しながら作業を行えるシステムを追加した。サブトンネルへの移設により作業員の放射線被ばくはほとんどなくなった。本発表ではスローパージ・スロー排気系統の移設とその効果について詳しく説明する。
吉本 政弘; 山川 恵美*; 竹田 修; 山本 風海; 原田 寛之; Saha, P. K.; 岡部 晃大; 金正 倫計
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.938 - 943, 2015/09
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、大強度ビームを実現するために荷電変換フォイルを用いたH-荷電変換ビーム多重入射を採用している。そのため、荷電変換フォイルとビームとの相互作用は避けようがなく、入射部フォイル周辺の残留線量が最も高くなっている。これまでの詳細な残留線量の分布測定とPHITSによるシミュレーション結果から荷電変換フォイルからの2次粒子(陽子及び中性子)がフォイル周辺の放射化の主な原因であることが分かった。また、リニアックから入射されたH
粒子が荷電変換フォイルに到達する前に残留ガス等によりH
粒子に変換されたことによるビームロスも局所的に強い放射化を生じさせる原因であることも明らかになった。本発表では、残留線量の詳細な分布測定とシミュレーション結果から、RCS入射部における放射化の状況と原因について報告する。
飛田 教光; 吉本 政弘; 山崎 良雄; 佐伯 理生二; 岡部 晃大; 金正 倫計; 竹田 修*; 武藤 正義*
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.915 - 919, 2014/06
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS: Rapid Cycling Synchrotron)で用いる荷電変換フォイルは、厚み約1mの炭素製薄膜であり、ビームが照射され続けることで放射化する。また一般的に、フォイル自体も劣化が進み壊れやすくなると考えられている。しかし、照射後のフォイルを取扱う際には、フォイルが飛散することによる汚染や体内被ばくといった危険性への対策が課題の一つである。そこでRCSでは、放射化したフォイルを安全かつ確実に回収するためのフォイル交換ブースを設置した。仮にフォイルを飛散させた場合でも、放射化したフォイルをブース内にだけ閉じ込め、作業員の被ばくや作業エリアの汚染を防ぐことができるようになった。また、フォイルの性能向上の観点から見ると、回収したフォイルの分析・観察は重要な課題の一つである。そこで、ビーム照射後の放射化したフォイルを観察するため、フォイルフレーム単体で密閉できる透明の保護ケースを開発した。本発表では、ビーム照射後の荷電変換フォイルを回収するために開発した装置や確立した手法について詳しく発表する。
佐伯 理生二; 吉本 政弘; 山崎 良雄; 飛田 教光; 岡部 晃大; 金正 倫計; 竹田 修*; 武藤 正義*
Proceedings of 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.523 - 526, 2014/06
RCSは、ビーム運転期間中でもフォイルが破損したときに短時間で交換できるように、予備を含めて15枚のフォイルを装置内に装填している。フォイルは厚さ約1mの薄膜でできており、そのままでは扱うことが困難である。そこでSiCファイバーを張り付けたフレームにフォイルを固定して、フォイルに触れずフレームだけを掴んで操作できるようにした。新規フォイル入れ替え作業として次のような準備作業が必要となる。(1)ガラス基板に蒸着しているフォイルの剥離と回収。(2)剥離したフォイルの乾燥及び切り出し。(3)SiCワイヤの準備とフレームへの張り付け。(4)フォイルをフレームへ固定。(5)マガジンラックへの装填は、これまですべて手作業で行っていたが作業工数が多く、準備したフォイルの品質にばらつきがあった。そこで再現性を確保するために必要な装置の開発を行った。同時に作業を効率的に行うための手法を確立した。本発表ではこれまで確立した手法や、開発した治具について詳しく発表する。
川瀬 雅人; 吉本 政弘; 山崎 良雄; 竹田 修
Proceedings of 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.734 - 737, 2013/08
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は3枚の炭素薄膜を用いた荷電変換入射方式を採用している。本装置のメンテナンス性向上と真空排気能力の強化を目的とした第2, 3荷電変換装置の高機能化を進めており、これに合わせて制御システムの見直しを行っている。制御システム見直しの基本方針は、3つの装置を一元管理している制御システムから切り離し、独立した制御システムとして再構築する。そのうえで第2, 3荷電変換装置の高機能化に対応させることとした。各々の装置を独立に制御することから、特に安全面に関するインターロック機構の見直しが必須となる。これまで荷電変換装置の異常信号は3台分として集約しMPSを作動させていた。そのため、異常時の原因追究等に時間を要していたが、独立した異常信号でMPSを作動させることで、緊急時の個別対応が容易になるという効果が期待できる。第2, 3荷電変換装置の制御は横河電機製PLC FA-M3のみ用いたシンプルなシステムを採用し、軸駆動系及び真空排気系を融合し、かつ同期性のある制御アルゴリズム設計を進めている。本報告では、この再構築した第2、3荷電変換装置制御システム設計について報告するものである。
谷 教夫; 發知 英明; 神谷 潤一郎; 金正 倫計; 竹田 修; 山本 昌亘
Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.2971 - 2973, 2013/06
2011年3月11日の東北地表太平洋沖地震によってJ-PARC 3GeV RCS電磁石は水平方向と垂直方向に最大10mmと4mmのアライメント誤差が生じた。電磁石の測量結果を用いた軌道計算から、これまでロス量が許容できる300kWのビーム運転が現状の配置で行われてきた。しかし、1MWの計算結果ではビームロスが2倍となるため、電磁石や加速空洞等の機器の再アライメントが必要となった。さらに、2012年夏に行われたセラミックダクトの測量結果から、ビームの設計アクセプタンス486
mm mmradを下回る位置に変位したセラミックダクトがアーク部に存在することがわかった。その数は偏向電磁石用ダクトで18台、四極電磁石用ダクトで23台、六極電磁石用ダクトで6台ある。これらのセラミックダクトについてもアライメントが必要となった。しかし、機器の再アライメントは2013年8月から12月の5か月間で完了しなければならない。そのため、アライメント手順の確認や作業工程の計画が重要となってくる。本報告では、機器の測量結果と最新の再アライメント計画について報告する。
佐伯 理生二; 吉本 政弘; 山崎 良雄; 竹田 修; 金正 倫計
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.1025 - 1028, 2010/08
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3GeV RCSの入射方式として、荷電変換による多重入射方式を採用しており、リニアックで加速されたHビームに対し、荷電変換フォイルを用いてH
に変換してRCSに入射している。2009年10月から現在までのビーム試験における真空容器内の圧力推移とフォイル形状の変化について報告する。
川瀬 雅人; 吉本 政弘; 竹田 修; 金正 倫計
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.1065 - 1067, 2010/08
RCS荷電変換装置は、荷電変換膜の交換,入射位置移動等の処理を自動・遠隔操作で行う装置である。本装置は、真空システムと駆動システムを組合せたシステムであり、両システムを一元管理しかつ安全性及び安定性が担保された総合制御システムが必要となる。ハードウェア及びソフトウェアの両面で制御系全体の見直しが必要となった。本装置は、真空システムはPLCで、駆動システムはMCUで制御している。各々のシステムはそれぞれ独立のシーケンスで動作しており同時に両システムを管理するためのWorkstationを別途設置しているが、装置の構成上Workstationの管理アルゴリズムは非常に複雑になる。リミットスイッチの増強によるハードウェアの改造を行うと同時に、各々のシーケンスを適切に管理し、同期のあるシーケンス処理ができるようWorkstation内のアルゴリズムを全面的に見直しを行いPLCとMCUの全情報を管理し、操作性,安全性,安定性を向上させたソフトウェアを新たに開発した。本報告は、本装置の制御システムの見直しとソフトウェアの再設計について述べる。
山崎 良雄; 吉本 政弘; 竹田 修; 金正 倫計; 菅井 勲*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3924 - 3926, 2010/05
J-PARCでは、RCSにビームを入射するためにリニアックから供給されるH
ビームから電子をはぎ取るための比較的厚い荷電変換カーボンフォイルが必要である。必要となるフォイルの厚みは200g/cm
程度で、この厚さは181MeVのHビームからH
への変換効率が99.7%に対応する。この目的のために、従来のカーボンにボロンをドープしたハイブリッドボロン添加カーボンフォイル(HBC)を開発し、フォイルの使用可能な寿命の大幅な改善ばかりでなく、長時間のイオンビーム照射中の高温度使用下でもフォイル厚さの減少や変形が起こりにくいフォイルとして確立された。そこで、われわれはこのカーボンフォイルにボロンをドープすることでなぜフォイルがビームに対し耐性を持つかを微視的観点から研究を始めた。まず、通常のカーボンフォイルとHBCフォイルを電子顕微鏡やイオンビーム分析による比較を試みた。
吉本 政弘; 竹田 修; 川瀬 雅人; 山崎 良雄; 金正 倫計; 斉藤 義男*; 壁谷 善三郎*
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.3930 - 3932, 2010/05
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、フォイルを用いたHの荷電変換方式を採用している。そのため荷電変換装置は遠隔自動フォイル交換機能付きを含む3つのフォイルを駆動する装置から成り立つ。RCSのビームコミッショニングの開始直前であった2007年の夏にこの荷電変換装置に駆動部のトランスファーロッドに用いる磁気結合部が外れゲートバルブに挟まって壊れるという、重大な問題が生じた。われわれはこの問題の原因を追究し、材料選定を含む構造設計からやり直し、試験片を用いた耐久試験を行った。その結果をうけて、2008年に改良した荷電変換装置を再設置した。
川瀬 雅人; 吉本 政弘; 竹田 修; 山崎 良雄; 金正 倫計
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.214 - 216, 2010/05
J-PARC 3GeVシンクロトロンの荷電変換膜は、真空状態で交換しなくてはならない。荷電変換装置は、荷電変換膜交換,入射位置への移動などのすべての処理を、真空中で行うことができる。荷電変換装置は、真空系と駆動系から構成されている。そのため、真空系,駆動系を一元管理し、制御できなければならない。真空系と駆動系を一元管理できていない装置の場合、駆動軸がリングに挿入中でもゲートバルブが閉になるような、重大事故につながる。そのため、真空系と駆動系を一元管理できる制御システムが必要になった。われわれは、本装置を一元管理する制御システムを開発した。荷電変換装置は、真空系ではPLC(Programmable Logic Controller)で、駆動系ではMCUと別々なコントローラで制御している。これらを一元管理するためにWorkStationを設置した。WorkStationからPLCとMCUを制御できるようになった。J-PARCは、EPICSを使用し加速器構成機器を遠隔制御している。本装置も、EPICS対応にしなければならない。本報告では、この荷電変換装置制御系について報告するものである。
神谷 潤一郎; 金正 倫計; 倉持 勝也; 高柳 智弘; 竹田 修; 植野 智晶; 渡辺 真朗; 山本 風海; 山崎 良雄; 吉本 政弘
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.293 - 296, 2008/06
被引用回数：2 パーセンタイル：78.46(Engineering, Electrical & Electronic)キッカー電磁石はJ-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)の出射部に設置され、3GeVまで加速された陽子ビームを下流ビームラインへ蹴り出す役割を持っている。キッカー電磁石に印加される電圧は30kVと高いことから、電磁石自体は真空中に設置される。真空中での磁場分布測定は非常に困難なことから、今回、大気中で定格の1/3の印加電圧で、磁場分布測定を行った。3軸ステージに取り付けられたショートサーチコイルを用いて、電磁石のアパーチャーを網羅して磁場分布を測定した。8台の電磁石すべてにおいて測定を行い、結果の比較を報告する。また、真空中での定格運転について、真空度及びアウトガスのスペクトルをモニターしながらエージング運転を行うことで、放電を抑え安定した運転ができるようになったので合せて報告する。
山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.
Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01
被引用回数：50 パーセンタイル：24.32(Biochemistry & Molecular Biology)ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。
神谷 潤一郎; 金正 倫計; 荻原 徳男; 倉持 勝也; 植野 智晶; 高柳 智弘; 竹田 修; 渡辺 真朗; 山崎 良雄; 吉本 政弘
真空, 50(5), p.371 - 377, 2007/05
J-PARC RCSにおける3GeVビーム取出し用キッカー電磁石は数10kVもの高電圧がかかるパルス電磁石である。そのため電磁石全体が真空中に設置される。その際にいかにして放電を防ぐかが、安定して長期的に電磁石を運転するうえで重要となる。本論文では、放電を防ぐために施されたキッカー電磁石の構造の改善、及び部材段階からの徹底したアウトガス低減による放電抑制の結果について報告する。
高柳 智弘; 植野 智晶; 金正 倫計; 竹田 修; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 倉持 勝也; 入江 吉郎
Proceedings of 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 31st Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.74 - 76, 2006/00
J-PARC 3GeV RCSの入射バンプシステムは、Linacからの入射ビーム(H-)とRCSの周回ビーム(H+)を合流させ、大強度の陽子ビームを生成する重要な機器の一つである。このうち、1号機を製作した水平シフトバンプ電磁石の磁場分布の測定と、コイル,端板、及び、側板の温度分布測定を行った。また、水平ペイントバンプ電磁石電源の24時間の連続通電試験を行った。その結果、Linacの初期ビーム出力となる181MeVビーム入射の仕様を十分満足することを確認した。
