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西森 信行; 永井 良治; 羽島 良一; 山本 将博*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 武藤 俊哉*; 飯島 北斗*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.995 - 997, 2010/09
A high voltage photocathode DC gun is a promising gun for new generation energy recovery linac light sources. We recently succeeded in applying 500-kV on the ceramics for eight hours without any discharge for the first time. This high voltage testing was performed with a simple configuration without NEG pumps and electrodes. The next step is to repeat the same high voltage testing with a full configuration necessary for beam generation. We have designed electrodes for the maximum surface electric field not to exceed 11 MV/m at 500 kV while keeping the distance between the electrodes 100 mm. NEG pumps with a pumping speed of 7200 L/s have been installed in the gun chamber. A photocathode preparation system was connected to the gun chamber and beam generation is planned this summer.
青 寛幸
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.357 - 361, 2010/09
2009年3月よりJ-PARCリニアックのエネルギー増強が開始された。現状のリニアックのエネルギーは181MeVであり、空間電荷によるビームロスの制限から3GeVシンクロトロン(RCS)からのビームパワーは最大600kWと見積もられている。このためエネルギー増強による400MeV入射はJ-PARCの設計目標であるRCSからの1MW出力にとって必要不可欠なものである。エネルギー増強では25台のAnnular-ring Coupled Structure(ACS)加速空洞,大電力高周波源,ローレベル高周波システム,ビームモニタ類が必要となる。本論文ではこれら加速器機器の開発及び製作状況を、これまでの結果の概略と併せて報告する。
三浦 昭彦; 佐甲 博之; Wei, G.; 池上 雅紀*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.587 - 589, 2010/09
A0BTでのビームロスについて真空度との関連が確認された。ビームをRCS側へ曲げたとき、負水素イオンは曲げた方向へ行き、微妙に含まれる陽子は反対に曲げられ、ベンドマグネットの山側の壁に衝突して残留放射能として観測される。一方、A0BTで残留ガスとの相互作用によって負水素から電子を剥ぎ取られた中性の水素粒子は、曲げられず0度ダンプへ到達する。0度ダンプのWSMには、カーボンプレートの付いたビームサイズモニタが同時に設置されており、中性粒子はこのプレートを通過させるとき、残りの1つの電子をカーボンプレートで剥ぎ取られるときに信号を出す。この測定法方法によってA0BTまでに発生した中性粒子の測定に成功した。
三浦 昭彦; 佐甲 博之; 山本 風海; 菊澤 信宏; 丸田 朋史; 佐藤 進; 今井 憲一; 足立 智; 杉村 仁志; 五十嵐 前衛*; et al.
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.590 - 592, 2010/09
現在のリニアックにはガス比例計数管タイプのロスモニタのみが設置されている。空洞のないところでは、ビームロスを正確に測定できているが、SDTLセクションのような空洞のあるところでは、空洞からのノイズを拾ってしまい正確な測定ができていない。空洞のあるところでは、シンチレーションや中性子用の比例計数管などを組合せることで種々の線種のロスを弁別できることから、シンチレーションを用いた測定を試みた。この結果、シンチレーションでは空洞からのノイズの影響を受けず、その時間応答性も大きく、チョップしたパルスの1つ1つから発生するロスまで測定できることから、その有効性が確認できた。現在マルチチャンネルのシンチレーションビームトラッカーシステムを作成しており、これを用いた測定によりビームロスの原因等を把握するのに有効と考えられる。
Wei, G.; 池上 雅紀*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.947 - 949, 2010/09
The J-PARC linac will have an upgrade from 181 MeV to 400 MeV in recent years. Considering design of 181-MeV linac, aiming to correct center energy jitter from the upgrade linac, to minimize momentum spread and adjust beam energy at ring injection, a debuncher system should be involved between linac and ring. Meanwhile, beam commissioning results show a different requirement for injection momentum spread to minimized beam loss in RCS. Based on the original design and the experimental findings with 181-MeV operation, a debuncher system has been designed for the upgrade linac.
佐甲 博之; Wei, G.; 三浦 昭彦; 池上 雅紀*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.563 - 565, 2010/09
J-PARCリニアックビーム電流15mAにおいて、2台のバンチャーの振幅を設計値のそれぞれ120%と90%に設定することにより、DTL直後の水平,垂直方向エミッタンスはそれぞれ12%と10%減少させることができた。20mAにおいても同様にバンチャーの振幅を110%と80%に設定すると水平,垂直方向エミッタンスはそれぞれ12%と17%減少した。さらに15mAにおいてはMEBT1の最下流の四重極磁石磁場を20%増加させることにより、水平,垂直方向エミッタンスはさらに減少し、それぞれ0.171, 0.200mm mradとなった。
長谷川 和男
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.449 - 451, 2010/09
J-PARCリニアックのビーム調整は2006年11月に開始し、2007年1月には181MeVの所期エネルギーの加速を達成し、その後、加速器や実験施設の調整のためにビームを供給してきた。しかし2008年秋、高周波四重極型リニアック(RFQ)の放電が頻発し、ビームパワー向上の障害となった。真空特性の回復やコンディショニングなどを行い、性能回復を図った結果、ユーザーへの共用運転を計画通り行えるようになった。2009年11月にはユーザー向けに20kWから120kW(3GeV出力時)までパワーを向上し、さらに12月には300kWの1時間供給試験に成功するなど、運転日数の延長やビームパワーの向上を達成した。ここでは、こうしたJ-PARCリニアックの運転経験について報告する。
小栗 英知; 滑川 裕矢; 大越 清紀; 上野 彰; 池上 清*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.1016 - 1018, 2010/09
J-PARCでは、セシウムフリー六ホウ化ランタン駆動型の負水素イオン源が稼働中である。J-PARC加速器のビームコミッショニングは2006年11月に開始し、2010年6月まで34回実施している。イオン源は5mAの低出力運転と30mAの高出力運転を、加速器の要求に合せて選択して行っている。しかし2008年9月からは放電が深刻化したRFQの安定運転のために、ビーム電流は15mAに制限されている。加速器のビームRUNは約1か月単位で行われ、各ビームrunでは4-5週間のビーム運転と4日間のメンテナンスを行っている。各RUNでのイオン源の稼動時間は600時間程度であり、J-PARCの第1期計画に必要なイオン源の寿命を満足している。各RUNでのイオン源の故障によるビーム停止時間は1時間程度であり、イオン源の稼働率は99%以上である。
森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.521 - 523, 2010/09
J-PARCリニアックでは、新たにRFQの製作を開始した。RFQ空洞を長手方向に3分割して製作し、架台上で連結する構造としている。一つの空洞は主ベインと副ベインの2種のベインを真空ロー付け接合により製作することとした。従来はベインの接合と各種ポートの接合は2回の真空ロー付けに分けて行われていたが、本件では1度のロー付けによる製作を試みた。初号機では真空リークなどの不具合に見舞われたが、その原因は加熱時の温度不均一によるものと思われた。初号機の不具合を修復したのちに、2号機では温度制御を改善し、良好な結果が得られた。
近藤 恭弘; 池上 雅紀*; 内藤 富士雄*; Qiang, J.*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.911 - 913, 2010/09
J-PARCリニアックのビーム電流増強のために、新しいRFQ(RFQ III)を開発中である。RFQ IIIのピークビーム電流は、50mAである。ビーム電流を増やすために、縦方向と/又は横方向のエミッタンスが大きくなる。しかしながら、縦方向のエミッタンスが大きくなると、RFチョッパシステムへの悪影響が予想される。本論文では、RFチョッパシステムの詳細なシミュレーションについて述べる。
森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 川又 弘史*; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.518 - 520, 2010/09
J-PARCリニアックでは、新たにRFQの製作を開始した。およそ3mのRFQ空洞を長手方向に3分割して製作し、架台上で連結する構造としている。一つの空洞は主ベインと副ベインの2種のベインを真空ロー付けにより接合される。従来はベイン先端のモジュレーション部は専用切削刃物を開発して加工されていたが、コスト削減と特殊刃物の開発期間の短縮のため、現在主流のNC加工機とボールエンドミルを用いた切削加工方式を採用した。試験加工において良好な結果を確認し、ボールエンドミルによるRFQ製作を開始した。ボールエンドミルを使用したベイン精密加工結果に関して報告する。
伊藤 崇; 南茂 今朝雄*; 久保田 親*; 内藤 富士雄*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.566 - 568, 2010/09
J-PARCの線形加速器であるDTL及び分離型DTL(SDTL)は2006年11月に運転を開始した。現在DTLとSDTLの運転は安定し、安定なビーム加速を行っている。DTL及びSDTLの安定した運転を維持するため、われわれはこれまでさまざまな空洞機器のメンテナンスを行い、多くのトラブルを解決してきた。2009年及び2010年の夏季メンテナンスにおいて、トラブルの予防対策としてDTL用カプラーのセラミック窓を交換した。交換したセラミック窓はガラス状に変化し黒ずんでいた。日に数回程度のトリップレートは新品に交換した直後にやや改善し、今夏前にはコンディショニングの効果により日に1回以下となっている。同軸管接続部の損傷トラブルはこれまで2回発生した。一度目の発見は偶然に、2度目は空洞に電力が入らなくなったことにより判明した。原因は同軸管設置時の施工ミスであり、現在同軸管接続部に温度シールを張ることで早期発見に努めている。空洞端板部に使用している金属シール(Eシール)からの真空リークは3空洞で計6回発生している。正確な理由はまだ不明だが、Eシールに施したインジウム鍍金の酸化による劣化、また端板の不均一な締め付けトルクが原因ではないかと推測している。
内藤 富士雄*; 南茂 今朝雄*; 田中 宏和*; 浅野 博之; 伊藤 崇
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.569 - 571, 2010/09
J-PARCリニアック部の加速器であるSDTLからのX線は、空洞脇に設置されたビームロスモニターにより観測されている。その測定結果は、X線の大きさは空洞への高周波電力の大きさだけに依存するのではなく、空洞の高周波的構造にもよることを示している。本稿では、空洞からのX線発生源の調査結果に関して報告する。
小林 鉄也
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.253 - 255, 2010/09
J-PARCリニアックの400MeV増強のため、加速周波数972MHzのACS空洞が21台追加される。これらの加速電界制御では、これまでのRFシステムと比べ周波数が3倍高い上にACS空洞の構造は複雑で負荷Q値が8000程度と低いため(DTLは約20000)、FB制御がより厳しい条件となる。特に最下流のデンバチャー2(入射ビーム調整用)空洞では、装置や建屋の都合により空洞とクライストロンが110m以上程離れて設置されることとなり、FBループ遅延も1.5
s(通常の約3倍)となる。本稿では、空洞の高周波FB制御の特性について改めて長いループ遅延を含めたRFパルス制御のシミュレーションをし、その特性評価を行った。その結果、PI制御の比例係数は十分でないが積分係数を大きくすることで要求される安定性を確保できることが確認できた。
小林 鉄也; 池上 雅紀*
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.256 - 258, 2010/09
J-PARCリニアックでは400MeVへのエネルギー増強計画が進められている。加速周波数972MHzのACS空洞を21台追加することで400MeVまで加速する。ACS用の低電力高周波高周波(LLRF)制御システムにおいてこれまでの324MHzのシステムとは大きく異なる点として、周波数以外にチョップドビーム負荷補償がある。チョップドビームとは、マクロパルスビーム(幅500us)を、RCS入射の同期のため、さらに上流のRFチョッパーにより約1MHz又は500kHzチョップ(櫛形に形成)されたビームであり、中間パルスとも呼ばれる。324MHzの空洞と比べACS空洞ではQ値が小さいため、計算上このチョップドパルス構造がビーム負荷として加速電界の変動に大きく現れると予想される。そこで、その振幅・位相に対する要求安定性を十分に満たすためには、チョップドパルスに対するビーム負荷補償機能がLLRF制御に必要となる。このための機能は既に追加され模擬試験による評価を以前に報告した。今回は初めて実際にビームによるチョップドパルス負荷賞試験を行い、その有効性をはっきりと確認できた。その結果について報告する。
川村 真人*; 福井 佑治*; 内藤 富士雄*; 千代 悦司; 山崎 正義*; 鈴木 浩幸*; 篠崎 信一; 長谷川 和男
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.887 - 889, 2010/09
本稿では、J-PARCリニアックのクライストロン電源について現状,技術的仕様,運転経験,アップグレード計画について記載する。クライストロン電源は、4台のモジュレーティングアノード付きのクライストロンを駆動する高電圧直流電源とクライストロン1台ごとのアノード変調器から構成される。近年、J-PARCリニアックの出力エネルギーは、181MeVであり、運転するのに20台の324MHzクライストロンが必要である。2012年にリニアックは出力エネルギーが400MeVにアップグレードされ、25本の972MHzクライストロンが追加される。
梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 高橋 毅*; 篠江 憲治*; 沢村 勝
Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.404 - 406, 2010/09
ERL主加速器モジュール建設のために必要な技術を得るための研究開発を行っている。9セル空洞の試作機を製作し、その性能を縦測定で確かめた。入力カップラーの試作機も製作し、大電力試験を行い、必要性能を満たすことができた。フェライトなしのHOMダンパーの試作機を製作し、低温試験を行っている。モジュールの設計は現在行っているところである。
