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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
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。
千代 悦司; 築島 千尋*; 大内 伸夫; 椋木 健*; 長谷川 和男; 水本 元治
KEK Proceedings 2000-23, p.34 - 38, 2001/02
超伝導リニアックにおいて空胴内にRF電圧を印加するとローレンツ応力により空胴壁面が変形する。パルス運転を行うと、このくり返し応力により空胴壁面が振動し共振周期数変動が起こる。この周波数変動を低く抑えるためには、RFを連続ないし長パルスで空胴に印加することが望ましいが、一方、消費電力の低減のためには、パルス長を極力低く抑えたい。そこで大強度陽子加速器計画で検討されている972MHz空胴の定常パルス運転における共振周波数変動をシミュレーションし、パルス幅が短くかつ周波数変動が起こりにくいRFパルス構造を導いた。
千代 悦司*; 築島 千尋*; 大内 伸夫; 椋木 健*; 水本 元治
KEK Proceedings 99-25, p.41 - 44, 2000/02
超伝導空胴の高周波制御系の設計・動作解析を行うために、超伝導空胴のローレンツ力による共振周波数変動の数式モデルを導出した。陽子加速を行う超伝導空胴は、空胴内に高周波電磁場を励振すると電磁応力により壁面が変形し機械的振動を起こす。この振動により空胴共振周波数が変動し、高周波特性も変化する。構造解析コードを用いた解析により、壁面振動は複数の固有振動モードの合成で表現される。また、電磁解析コードより、壁面変位に対する共振周波数の変化量が求められる。共振周波数変動の数式モデルは、数次の固有振動モードからなる方程式で構成され、上記2つの汎用解析コードの出力パラメータを用いて変動を表現する。このモデルにより、超伝導空胴加速器の高周波制御系の伝達・応答特性等の評価が容易となる。報告では、本モデルと汎用コードの結果との再現性を確認し、標題モデルの状態方程式を提示した。
椋木 健*; 築島 千尋*; 大内 伸夫; 千代 悦司*; 草野 譲一; 水本 元治
KEK Proceedings 99-25, p.38 - 40, 2000/02
原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は、大強度陽子加速器を核とした、基礎科学研究や原子力工学研究を行うための統合計画を推進している。この一環として原研では超伝導加速空胴の開発を進めている。本報告では、(1)超伝導空胴のローレンツ力による変形、(2)変形に伴う共振周波数の変化、(3)多重セル特有の挙動、(4)RFパルスに対する動的な応答を計算機を用いてシミュレーションし、600MHz5連空胴の増強構造案を提案するとともに、それらの電気的、機械的特性を明らかとする。
大内 伸夫; 千代 悦司; 築島 千尋*; 椋木 健*
Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 1 Pages, 2000/00
原研とKEKは共同で大強度陽子加速器計画を推進している。計画の中核をなす大強度陽子加速器のうち、リニアック高エネルギー部には超伝導加速器を採用する予定である。大強度陽子加速器用リニアックは、1°,1%以下の加速電場安定度が要求されているが、超伝導空胴のパルス運転では、ダイナミックローレンツデチューニングにより加速電場が乱される。その評価を行うために、ダイナミックローレンツデチューニングを記述するモデルを新たに開発した。モデル計算結果は実験結果と良好な一致を得た。上記モデルを空胴のRF制御シミュレーションに適用した結果、空胴電圧を滑らかに立ち上げ、立ち下げることによって、超伝導空胴のパルス運転において十分な安定度を得ることが示された。
大内 伸夫; 水本 元治; 草野 譲一; 千代 悦司; 長谷川 和男; 赤岡 伸雄*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 加古 永治*; 井上 均*; et al.
Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 1 Pages, 2000/00
原研とKEKとの共同で進めている「大強度陽子加速器計画」では高エネルギーリニアック部で超伝導リニアックの採用を予定している。これまで単セル空胴及び5連セル空胴を製作しその性能試験を実施した結果、空胴性能の目標値16MV/mを達成している。また400MeVから600MeVの領域におけるシステム設計の結果良好なビームが得られる見通しを得た。また、パルス運転の際の空胴内電場についても新たな手法による詳細な解析を進め安定な運転が可能なことを示した。
椋木 健*; 大内 伸夫; 千代 悦司*; 草野 譲一; 水本 元治; 築島 千尋*
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.301 - 303, 1998/00
原研中性子科学研究センターでは大強度陽子加速器用超伝導リニアックを開発している。本加速器に使用される超伝導空胴は扁平、多連化するため、真空圧力やローレンツ力による変形を考慮した設計が必要である。今回の報告では、単空胴モデルについてはパルス励振時のローレンツ力による空胴の機械的変形、振動をモデル化し、代表的ケースに対して解析した。また、5連空胴モデルについてはローレンツ力による静的影響を調べるため、電磁場、構造解析を行った。