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山本 風海; 山本 昌亘; 山崎 良雄; 野村 昌弘; 菅沼 和明; 藤来 洸裕; 神谷 潤一郎; 仲野谷 孝充; 畠山 衆一郎; 吉本 政弘; et al.
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.277 - 281, 2023/01
J-PARC 3GeVシンクロトロン(3GeV Rapid Cycling Synchrotron, RCS)は物質生命科学実験施設(Materials and Life science experimental Facility: MLF)および主リング(Main Ring: MR)に最大1MW相当のビームを供給している。RCSは改良を重ねつつ徐々にビーム出力を上げていき、2015年に1MW相当の試験運転に成功した。その後、供用運転としても段階的にビーム出力を増加しながら、1MWの連続運転試験を断続的に行ってきたが、2020年6月に二日間の連続運転試験を実施した際には、最終的に冷却水温度が上昇し、機器の温度を下げることが出来なくなりインターロックが発報する事態となった。その後冷却水設備の熱交換器の洗浄を実施し、2022年6月に再度1MWビーム連続運転試験を行った。2022年6月の試験時は猛暑日となり、熱交換器の性能は改善されていたにも関わらず、1MWでは運転を継続できなかった。一方、600kWであれば猛暑日であっても運転できることを確認した。
Np and 
Am gamma ray regions福田 竜生; 小畠 雅明; 菖蒲 敬久; 吉井 賢資; 神谷 潤一郎; 岩元 洋介; 牧野 高紘*; 山崎 雄一*; 大島 武*; 白井 康裕*; et al.
Journal of Applied Physics, 132(24), p.245102_1 - 245102_8, 2022/12
被引用回数：1 パーセンタイル：7.32(Physics, Applied)Ni/SiCショットキー接合による放射線から電気エネルギーへの変換を、特にAm (30keV)及びAm (60keV)の
線に着目して調べた。変換効率は吸収量ベースで最大1.6%であった。SiCは比較的放射線耐性があることから、これは放射性廃棄物からの線エネルギーの再生に利用できる可能性を示している。また、高X線光電子分光(HAXPES)及び二次イオン質量分析法(SIMS)を組み合わせることで、接合界面にNi-Si化合物が生成されると効率が低下することも分かった。これは電気測定に加えてHAXPES及びSIMSの2つの手法を組み合わせて判明したことであり、今後のデバイス作成プロセスへのフィードバックが期待できる結果である。
山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09
被引用回数：7 パーセンタイル：74.40(Nuclear Science & Technology)J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。
山本 風海; 山本 昌亘; 山崎 良雄; 野村 昌弘; 菅沼 和明; 藤来 洸裕; 神谷 潤一郎; 畠山 衆一郎; 發知 英明; 吉本 政弘; et al.
Proceedings of 17th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.209 - 213, 2020/09
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は物質生命科学実験施設および主リングに最大1MW相当のビームを供給する目的で建設された。J-PARCでは運転開始よりビーム調整と機器の改良を進めており、供用運転として段階的にビーム出力を増加しながら、設計最大出力である1MWの連続運転試験を断続的に行ってきた。これまで実施してきた1MW連続運転試験の結果から、RCSはビームを精度よくコントロールしており、ビーム損失は連続運転の妨げとならないことが確認できた。しかし一方で、ビームを加速する高周波空胴に余裕が無いため、引き続き増強を進める必要があることが判明した。また、2020年6月以降の気温と湿度が高い条件下では、冷却水の供給温度が上がり、機器の冷却が十分にできず運転できないことも判明した。今後は、これらの問題点の改善を進める。
Al
GaO
scintillators by gamma-ray-induced positron annihilation lifetime spectroscopy藤森 公佑*; 北浦 守*; 平 義隆*; 藤本 將輝*; Zen, H.*; 渡邊 真太*; 鎌田 圭*; 岡野 泰彬*; 加藤 政博*; 保坂 将人*; et al.
Applied Physics Express, 13(8), p.085505_1 - 085505_4, 2020/08
被引用回数：6 パーセンタイル：30.34(Physics, Applied)CeドープGdAlGaO(Ce:GAGG)シンチレーターにおける陽イオン空孔の存在を明らかにするために、ガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定(GiPALS)法による測定を行った。GAGGおよびCe:GAGGのGiPALSスペクトルに現れる成分は、バルク中と欠陥に捕獲された状態の陽電子消滅であり、その結果2つの指数減衰成分で構成されている。Ce:YAl
Oに関する研究から、欠陥に関連する構造はAl/Ga-Oの複空孔に起因するものであることが示唆された。この成分は、Ce, Mg:GAGGの方が小さくなり、その傾向はリン光の原因である浅い電子トラップの抑制と相関していた。酸素空孔は、Al/Ga空孔の電荷を補う役割をしている。欠陥に関連した構造における寿命は、Mg共ドーピングによって大幅に変化し、これは、酸素空孔とともに、Al/GaサイトでのMg
イオンとの集合体を考慮することで理解され、その結果、空孔クラスターが形成された。
神谷 潤一郎; 金正 倫計; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 柳橋 亨*
Journal of the Vacuum Society of Japan, 60(12), p.484 - 489, 2017/12
J-PARC 3GeVシンクロトロンにおいては、入射ビームと周回ビームのマッチングをとるためにマルチターンH
入射方式を用いている。この方式は、リニアックからのHビームの2つの電子を入射点の薄膜を通過することでストリップし、残った陽子を周回させ次のバンチと合わせることでビームの大強度化を図るものである。入射点にはカーボン薄膜があり、ビームのエネルギーロスによりフォイルは発熱し、放出ガスを発生する。そのためこの薄膜の放出ガス特性を調査することは、ビームラインを超高真空に保ちビームと残留ガスによるビーム損失を低減することにつながるため、加速器の安定運転維持に必須である。本調査では、フォイル発熱時の放出ガスを昇温脱離分析により測定した。試料として実際に3GeVシンクロトロンで用いているもしくは候補である数種のフォイルを用いた。その結果、PVD蒸着薄膜は多層グラフェン薄膜に比べ放出ガスが多く、特に低温での水蒸気成分が多いことがわかった。講演では、各種カーボンフォイルの昇温脱離分析結果及び加速器安定運転のための実機フォイルの脱ガス処理の展望について述べる。
林 直樹; 原田 寛之; 堀野 光喜; 發知 英明; 神谷 潤一郎; 金正 倫計; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; et al.
Proceedings of 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC '13) (Internet), p.3833 - 3835, 2014/07
J-PARC RCSの入射エネルギーの増強(181から400MeV)は、2014年初めに予定されており、これに向けて、進んでいる機器増強の状況を報告する。具体的には、水平ペイントバンプ電磁石電源の更新、増強は、2012年までに完了しており、既に通常運転に用いている。MR/MLF行きのペイントエリアを切替えること、400MeVでも、ペインティングしない調整用のビームを作ること、この2つに必須の可変偏向電磁石システム、電磁石及び電源の据付も2012年に完了した。そして、400MeVを想定したビーム試験も実施し良好な結果を得た。残る大きな増強機器は、新しいシフトバンプ電磁石電源である。現行電源と比較しスイッチングノイズの低減は、期待できるが、新たに発生したリンギングの要因解析、対策を行い製作中である。これは、2013年の長期メインテナンス期間中に据付けられる。
林 直樹; 原田 寛之; 發知 英明; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; 山本 風海; 山本 昌亘; et al.
Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3921 - 3923, 2012/05
J-PARC RCSの入射エネルギーを181から400MeVに増強する計画は、2013年に予定されており、これに向けさまざまな準備を進めている。パルス電磁石電源の一部は、既に電流定格の大きな電源に置き換え、問題なく運転に使用している。他方、IGBTチョッパ方式からスイッチングノイズの小さいコンデンサバンク方式の新型電源の変更のため開発を行っている。追加の電磁石系は、入射エネルギー増強後もセンター入射と、ビーム行き先別にペイント領域の切り替えを可能にする。出射部の漏れ磁場追加対策は、ビーム輸送系電磁石からの影響の完全除去から始める。補正四極電磁石系は、まず入射バンプ電磁石による
関数補正のために設計製作する。リング中に2台あるプロファイルモニタは、位置の系統誤差を修正する改造を行うとともに色収差のない場所での測定のため、3台目を導入する。将来のビーム不安定性の要因となるキッカーのインピーダンス対策には、高逆耐電圧特性があり、かつ、低い順電圧でも機能するダイオード開発が必要である。それを使ったビーム試験でインピーダンス低減を示すデータを得た。
林 直樹; 發知 英明; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 高柳 智弘; 山本 風海; 山本 昌亘; 山崎 良雄
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.2730 - 2732, 2011/09
J-PARC RCSの初期設計時の入射エネルギーは、400MeVであるが、現在は、181MeVで入射を行っており、ビームパワーは0.6MWに制限されている。J-PARC Linacのエネルギーは初期設計に戻す努力が行われており、RCSの入射機器のupgrade, 2種類のバンプ電磁石電源の増強とビーム行き先別にビームサイズを可変にできる電磁石システムも必要となる。ビームパワー1MWのためには、他にも新しい機器,補正四極電磁石やビーム不安定性の要因のキッカーインピーダンスの低減などが必要である。これら、入射エネルギーの回復に伴うJ-PARC RCSでの活動について報告する。
山本 風海; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 原田 寛之; Saha, P. K.; 發知 英明; 金正 倫計; 加藤 新一*
Proceedings of 2nd International Particle Accelerator Conference (IPAC 2011) (Internet), p.1605 - 1607, 2011/09
J-PARC 3GeV Rapid Cycling Synchrotron(RCS)では、加速エネルギー3GeV, 200kWの出力で中性子ターゲット及び50GeV Main Ring(MR)に安定にビームを供給している。RCSを定常運転した際に最も大きな残留放射線量が観測されるのは、入射時に荷電変換し損なったH0及びH-ビームを廃棄するH0ダンプと周回ビームとの分岐点と、その直下流のBeam Position Monitor(BPM)である。これまでのビーム試験の結果から、この残留放射線は入射点に設置された荷電変換フォイルで入射、周回ビームが多重散乱され、散乱粒子がそれら光学的にアパーチャが狭くなる分岐点やBPMでロスし、発生していることが判明している。このような原因のため、荷電変換フォイルを用いた入射方式を採用する限り本質的にこのロスをなくすことはできない。そこで、このロスを緩和し、さらなる大強度出力を可能とするために、H0ダンプ分岐ダクトに新しいコリメーションシステムを導入する方向で検討を進めている。本発表では、この新しいコリメータの設計検討の概要を報告する。
山本 風海; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 原田 寛之; Saha, P. K.; 發知 英明; 金正 倫計; 加藤 新一*
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.312 - 316, 2011/08
J-PARC 3GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS)では、加速エネルギー3GeV, 200kWの出力で中性子ターゲット及び50GeV Main Ring (MR)に安定にビームを供給している。RCSを定常運転した際に最も大きな残留放射線量が観測されるのは、入射時に荷電変換し損なったH0及びH-ビームを廃棄するH0ダンプと周回ビームとの分岐点と、その直下流のBeam Position Monitor (BPM)である。これまでのビーム試験の結果から、この残留放射線は入射点に設置された荷電変換フォイルで入射,周回ビームが多重散乱され、散乱粒子がそれら光学的にアパーチャが狭くなる分岐点やBPMでロスし、発生していることが判明している。このような原因のため、荷電変換フォイルを用いた入射方式を採用する限り本質的にこのロスを無くすことはできない。そこで、このロスを緩和し、さらなる大強度出力を可能とするために、H0ダンプ分岐ダクトに新しいコリメーションシステムを導入する方向で検討を進めている。本発表では、この新しいコリメータの設計検討の概要を報告する。
加藤 新一*; 山本 風海; 山崎 良雄; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 原田 寛之; 金正 倫計
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.296 - 300, 2011/08
J-PARC 3GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS)では、H-入射を行っているため入射点に荷電変換フォイルを設置している。このフォイルでおもに周回ビームが衝突し多重散乱されることにより、アパーチャが狭いH0ダンプと周回ビームとの分岐点やその直下流のBeam Position Monitor (BPM)でロスが発生している。さらなる大強度出力のためにはこのロスを緩和,局所化しなければならない。そこでH0ダンプ分岐ダクトに、フォイルでの散乱粒子を吸収するコリメータブロック(吸収体)を組み込んだコリメーションシステムを導入する検討を進めている。ここで導入される吸収体は、ビーム中心からの位置のみならず、散乱粒子が吸収体側面を掠ることによる粒子生成を防ぐために、ビーム軸方向に対する角度も調整できる設計とした。このコリメーションシステムを最適化するためには、散乱粒子と吸収体との衝突により生成する粒子まで含めたシミュレーションが必要不可欠である。そこで、粒子のトラッキングにはおもにSADを、散乱粒子と吸収体との衝突にはGEANT4を用い、吸収体の位置及び角度を最適化した。本発表では、これらのシミュレーション結果を報告する。
林 直樹; 發知 英明; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 高柳 智弘; 山本 風海; 山本 昌亘; 山崎 良雄
Proceedings of 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.306 - 308, 2011/08
J-PARC RCSの初期設計時の入射エネルギーは、400MeVであるが、現在は、181MeVで入射を行っており、ビームパワーは0.6MWに制限されている。J-PARC Linacのエネルギーは初期設計に戻す努力が行われており、RCSの入射機器のupgradeも必要となる。ビームパワー1MWのためには、他にも新しい機器が必要である。入射エネルギーの回復に伴うJ-PARC RCSでの活動について報告する。
高柳 智弘; 金澤 謙一郎; 植野 智晶; 染谷 宏彦*; 原田 寛之*; 入江 吉郎; 金正 倫計; 山崎 良成; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.306 - 309, 2008/06
被引用回数：10 パーセンタイル：50.09(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC 3GeV RCSにおけるシフトバンプ電磁石は、4台を組合せて「入射ビーム軌道」を生成し、周回ビームと入射ビームを合流する。4台の電磁石は直列に接続されているため安定した軌道を生成することができるが、各々の電磁石や近接するQ電磁石の磁場干渉を受けるため、4台の磁場を積分した値が理想とするゼロにはならない。そのため、シフトバンプ電磁石の上下鉄心コアの間に調整用の0.3mm厚の絶縁材のスペーサーを入れ、発生する磁場を調整した。これにより、2358Gauss-cmあった積分磁場を-71.6Gauss-cmまで減少させることができ、ビームの軌道からのズレを6mmから1mm以下にすることができた。
高柳 智弘; 金澤 謙一郎; 植野 智晶; 染谷 宏彦*; 原田 寛之*; 入江 吉郎; 金正 倫計; 山崎 良成; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.310 - 313, 2008/06
被引用回数：2 パーセンタイル：19.91(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC 3GeV RCSにおけるペイント入射システムは、水平ペイントバンプ電磁石4台と垂直ペイント電磁石2台で構成されている。各々のペイント電磁石の電源は、ペインティング入射期間である0.5msecの間に、高速、かつ高精度で電流パターンを制御する必要がある。水平ペイントバンプ電磁石1の電源に関しては、17.6kAからゼロまでに任意の波形で設定したパターンに対し、1%以下の高精度な制御を行う。その波形出力を可能とするため、素周波数が50kHzのIGBTを組合せ、運転周波数600kHzとしたチョッパ電源で制御を行った。ペイント電磁石の磁場測定と電源制御試験を行い、要求されている性能を満足していることを確認した。
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：3 パーセンタイル：25.68(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。
吉本 政弘; 植野 智晶; 富樫 智人; 竹田 修; 金澤 謙一郎; 渡辺 真朗; 山崎 良雄; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; 倉持 勝也; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.297 - 300, 2008/06
被引用回数：4 パーセンタイル：30.49(Engineering, Electrical & Electronic)There are seven septum magnets for the beam injection and extraction at the RCS in J-PARC. In design of the septum magnets, the most important is that the magnetic leakage field outside the septum will disappear, but it is difficult in fact. In order to reduce the leakage field from the septum magnets at the beam orbit in the ring, the silicon steel sheets are set at the outside of the septum magnets as the magnetic shields. However sufficient spaces to set the thick magnetic shields are not securable at the divergent duct areas. Therefore the vacuum chambers are made by the magnetic stainless steel and the leakage fields in the chambers can be reduced. As results of the 3D field calculations by TOSCA, the magnetic leakage field can be suppressed to a few Gauss or less.
吉本 政弘; 植野 智晶; 富樫 智人; 豊川 良治; 竹田 修; 渡辺 真朗; 山崎 良雄; 山本 風海; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 18(2), p.301 - 305, 2008/06
被引用回数：1 パーセンタイル：12.71(Engineering, Electrical & Electronic)DC magnets are installed for beam injection and extraction at the RCS ring in J-PARC. The four steering magnets and two septum magnets are installed at injection line in order to adjust the beam injection point. A quadratic magnet, two steering magnet and two septum magnets are installed at dump line for the part of the beam with their charge not changed from H to H
at the charge stripping foil. Two deflecting magnets to kick out the beam without exciting the kicker magnets and three septum magnets are installed at the extraction line. Up to now, the development of the DC magnets has been finished and the field measurements are being carried out by using the 3 dimensional hole-probe with 3-axias stage and the harmonic rotating coil.
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; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 植野 智晶*; 山崎 良成; 入江 吉郎; 木代 純逸; 酒井 泉*; 川久保 忠通*; 唐司 茂樹*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1366 - 1369, 2006/06
被引用回数：8 パーセンタイル：43.22(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC 3-GeV RCSにおける入射システムは、4台の水平シフトバンプ電磁石を用いて、周回ビームと入射ビームを合流する。その水平シフトバンプ電磁石の設計を3次元磁場解析により行った。本論文では、その結果について報告する。
