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上野 彰
no journal, ,
J-PARC第二ステージの要求性能である水平・垂直両方向の規格化エミッタンス1.5
mm
mrad内に60mAのビーム強度とフラットトップビームデューティファクター1.25
(500
s
25Hz)を達成したRF負水素イオン源を第15回イオン源国際会議(ICIS'13)で報告した。特に重要な実験結果は、これらの横方向エミッタンスが、プラズマ電極(PE)温度(T
)とRF電力(P
)に予想外に大きく依存することであった。要求性能の達成には、T
150
CとP40kWの両立が必要条件であった。本研究会では、その後の実験により、PE表面へのセシウムの最適付着が要求性能達成の十分条件となっていることが分かったことを報告する。上記の必要条件が満たされても、20分程度の約50kWの高RF電力運転後には、エミッタンスは大きくなり要求性能が満たさず、セシウムの追加付着が必須であった。更に、より小さなエミッタンスを達成するT
69Cでの運転を可能にするセシウム添加手順についても報告する。
山崎 宰春
no journal, ,
東日本大震災復旧後のJ-PARCイオン源では、ビーム電流はLaBn
フィラメントの寿命を考慮して50日連続運転の実績がある19mAに制限していたが、平成25年1月から2月の利用運転では、ビーム電流増加の要望に従いビーム電流を22mAに上げて運転を行った。その結果、運転47日目にフィラメントが断線した。断線の約10時間前にフィラメント電流減少率の急増が観測され、これをフィラメント断線の予兆と判断してフィラメント交換の準備を整えていたため、断線から約8時間後にはビーム利用運転を再開することができた。これまでの運転実績およびイオン源単独での連続運転テストから、30mA規模運転時のフィラメント寿命を評価した。フィラメント重量減少率がアークパワーと運転時間の積にほぼ比例することが分かり、その結果、ビーム強度32mA運転では約430時間のフィラメント使用が可能(連続運転が可能)と評価できた。また、J-PARCビーム増強計画の一環として行っている50mA用初段加速部の開発を進めるために、RFイオン源とRFQで構成される初段加速部テストスタンドを構築した。近日、本テストスタンドにて、RFイオン源の実証試験、及びRFQと合わせたビーム試験等を行う予定である。
小島 有志; 花田 磨砂也; 吉田 雅史; 明石 圭祐
no journal, ,
JT-60SAに向けては、22Aの大電流負イオンを100秒間生成することが大きな課題である。負イオンを長時間効率よく生成するには、Csの付着したプラズマ電極の温度を200C程度に維持する必要があるが、従来の慣性冷却型プラズマ電極では、パルスと共に電極温度が上昇することが問題であった。そこで、高温フッ素系冷媒をプラズマ電極内に循環させるシステムを開発した。今回、温度制御性能を左右する高温フッ素系冷媒の熱伝達係数を実測することにより、高精度に制御時定数を予測して設計した。その結果、7秒程度の短い時定数でプラズマ電極の温度を一定に制御することが可能となり、要求値の9割である120A/m
の高密度負イオンビームを、100秒間生成することに成功した。
明石 圭祐; 小島 有志; 吉田 雅史; 花田 磨砂也; 山納 康*
no journal, ,
局所高電界を有する大面積多孔電極の耐電圧改善に向けては、絶縁破壊が生じる機構を明らかにして、適切な改善策を施すことが必要である。しかし、局所高電界と絶縁破壊の因果関係は未解明であり、その物理的理解が求められている。そこで、今回、絶縁破壊に至るモデルとして、局所高電界による電界放出電子電流が絶縁破壊のトリガーとなると考え、局所暗電流密度と絶縁破壊確率の関係を調べた。その結果、カソードルミネッセンス法を用いて実測した暗電流密度と共に絶縁破壊確率が上昇し、0.1mA/mの場合に10秒間の内の絶縁破壊確率が50%となることが分かった。これにより、局所高電界領域の絶縁破壊に対して新たな知見が得られた。
吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子
no journal, ,
JT-60負イオン中性入射装置では、JT-60SAで要求される大電流(22A)、長時間(100秒)生成のために、負イオン源内の負イオンビームの一様性を改善する必要がある。本研究では、イオン源の磁場構造を従来のカスプ磁場配位からテント型磁場配位に改良した。磁場構造を改良することによって、負イオンビームの一様性を10%以下に改良することに成功した。本会議では、最近の負イオンビーム一様性改善の進展について報告する。