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論文

J-PARC超伝導空洞用入力結合器の大電力試験

加古 永治*; 野口 修一*; 宍戸 寿郎*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 鈴木 浩幸*; 堀 利彦*; 山崎 正義*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.324 - 326, 2004/06

ディスク型セラミック窓を有する同軸タイプの高周波入力結合器が、設計・製作された。2本の入力結合器は真空排気装置を備えた結合導波管に取付けられ、972MHzのパルス高周波源を用いて大電力試験が行われた。その結果として、0.6ミリ秒のパルス幅で25Hzの繰返し運転時に、入力結合器への投入高周波電力として、最大2.2MWが達成された。

論文

IFMIF加速器用RFQのためのループアンテナを用いた多重RF入力結合系の特性

前原 直; 森下 卓俊; 森山 伸一; 杉本 昌義; 今井 剛; 竹内 浩

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, P. 378, 2003/08

国際核融合材料照射施設(IFMIF)のRFQでは、重陽子イオンビーム125mAを0.1MeVから5MeVに加速する。原研では、このRFQのR&Dを行っており、3次元電磁界解析コード(MAFIA)による175MHzRFQの設計を行い、低電力用のモジュールを試作した。低電力試験で得られた共振周波数は、解析結果と1%以内で一致し、RFQ共振器部の設計指針が得られた。この結果を基に高周波電力250kW級の入力系として1 5/8inの同軸導波管を採用し、内部導体冷却構造を施したループ型結合系の設計を行った。講演では、ループ型結合系の低電力による高周波結合試験を中心に報告する。

論文

強力中性子源IFMIF用高プロトン比イオン源の開発

渡邊 和弘; 伊賀 尚*; 森下 卓俊; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 花田 磨砂也; 谷口 正樹; 今井 剛

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.186 - 188, 2003/08

IFMIFでは、加速器入射部として100keV,155mA出力で原子イオン組成比が90%以上、規格化エミッタンスが0.2$$mu$$mm・mrad以下の高輝度重水素正イオン源が要求されている。原研では、イオン源の方式選択に向けて、アーク放電型イオン源とマイクロ波イオン源の開発を行い、性能の比較を行った。アーク放電型ではイオン引き出し部への高速電子流出を抑制する磁気フィルター配位やフィラメント形状を改良してプロトン比90%を得た。マイクロ波イオン源では、92%の高プロトン比をアーク放電型より3倍以上の放電効率で得られた。一方、エミッタンスは、マイクロ波放電型では0.35$$mu$$mm・mradであり、アーク型での値0.27$$mu$$mm・mradに比べて幾分大きいことなどがわかり、加速器への適用にはさらなる改善が必要なことがわかった。

論文

J-PARCリニアック高周波基準信号分配システム

小林 鉄也; 千代 悦司; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.366 - 368, 2003/08

J-PARC陽子リニアックでは、RF基準信号12MHzを光伝送によって各クライストロン駆動ステーションへと分配する。加速電場(324MHz,972MHz)の位相,振幅変動はそれぞれ+/-1度,+/- 1%以内が要求され、それゆえ、基準信号に求められる安定度は非常に厳しく、リニアック300m間、約60ヶ所にも及ぶステーション間の位相変動は+/-0.3度(972MHzで約+/-0.9ps)程度以内を目標としている。そのために新たに開発・製作された光コンポーネント(E/O,O/E等)の性能特性評価及び基準信号分配システムの安定性試験の結果ついて報告する。併せてリニアックのタイミング制御信号の分配方法についても述べる。

論文

プレレコーディング機能つきパルス波形監視装置の開発

榊 泰直; 加藤 裕子*; 河村 直樹*; 宮元 耕治*; 中村 豪志*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.96 - 98, 2003/08

日本原子力研究所東海研究所内で建設が進んでいる大強度陽子加速器施設(J-PARC)のような、強力なパワーを持つハドロンマシンでは、たった1発のビームオペレーションエラーでさえも、強烈な放射化・破壊を伴う可能性があり、加速器機器に大きなダメージを与えることが予想される。そこで、Linacで加速される全ビームを監視し、何らかのトラブルが発生した際には、その後のトラブル原因を再現させるための運転を行わずとも、トラブル原因を究明されるような系が切望される。今回、このような背景を基に、J-PARCだけでなく大規模な加速器施設で強力なツールと成り得る、新たな機能を有する監視装置を開発した。

論文

J-PARC LINAC用高速インターロックシステムの設計

榊 泰直; 中村 直樹*; 吉川 博; 上田 晋司*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.467 - 469, 2003/08

大強度陽子加速器線形加速器では、その強烈なビームパワーにより、ビームトラブルが発生した際には最上流部では2$$mu$$秒以下でビーム停止動作を完了しなければならない。このような要求から、われわれは今回機器保護のための高速ビーム停止インターロック系を設計するに至り、インターロック動作時間を確認するための試作機製作をおこなった。試作機実測による、ビーム停止処理動作予測時間は$$sim$$1.05$$mu$$秒と非常に高速であり、実機での高速ビーム停止動作を確保できる目処を立てることができた。

論文

原研ERL-FELの制御系更新計画

菊澤 信宏

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.437 - 439, 2003/08

原研自由電子レーザー用制御系はPCをベースにした分散処理型制御系であるが、1992年から使用を開始し、何度かの大きな変更を行いながらも基本的な部分は変更せずに使用してきた。しかしながら、PCとインターフェースボードが入手困難となり、ハードウェア,ソフトウェアの更新が必要となっている。本研究会では、現状の問題点と今後の更新計画の概要とシステムについて述べる。

論文

J-PARCリニアック用ビームモニター

富澤 哲男; 木代 純逸; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 廣木 文雄

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.428 - 430, 2003/08

J-PARCリニアックで扱う大強度陽子ビームを安全に加速するためには、ビーム損失をいかに抑えられるかが重要なファクターであり、高品質ビームの発生や正確なビーム輸送とともに、ビーム診断系の役割が大切である。このビーム診断系に用いられるビームモニターには、目的に応じ電流モニター,位相モニター,ビーム位置モニター,プロファイルモニター,ビームサイズモニター,スクリーンモニター及びビーム損失モニターなどがあり、これらのビームモニターの現状における種類,配置及びデータ処理について報告する。

論文

原研 972MHz RFテストスタンドの現状,2

山崎 正義*; 千代 悦司; 堀 利彦*; 鈴木 浩幸*; 長谷川 和男

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.363 - 365, 2003/08

原研972MHz RFテストスタンドでは、大強度陽子加速器施設(J-PARC)線形加速器で高エネルギー加速部に高周波源として用いられる972MHzクライストロンを含めたRFコンポーネントの大電力試験などを実施している。本年新たに開発されたRFコンポーネントは平均電力:120kWのサーキュレータ及び、全反射吸収用10パルスダミーロードで、いずれも大電力試験の結果、良好なデータを得た。また、実機RF系の設計に反映させるR&Dとしては立体回路のレイアウト,冷却水ヘッダ評価機の製作などを行った。このテストスタンドでは超伝導用RFコンポーネントの評価試験も行なわれており、空洞用カプラのエージング試験が2$$sim$$4週間単位で合計3回実施された。そして、エージング試験時に多発した高圧OFFインターロック原因の究明とクライストロンの耐電圧回復試験を行い、安定でしかも継続的なRF供給を行うための改善や実機における運用性の向上をめざした開発を行っている。

論文

行列計算を用いたコヒーレント放射光効果の解析

羽島 良一

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.288 - 290, 2003/08

電子バンチが偏向軌道を通る時に発生するコヒーレント・シンクロトロン放射光(CSR)は、バンチが短く、電荷が大きいほど強くなる。個々の電子が放出するCSRパワーはバンチ内の位置に依存し一様でないため、バンチ内に不均一なエネルギー分散を生じ、これがエミッタンス増大をもたらす。エネルギー回収型リニアック(ERL)周回軌道の設計では、このCSR効果を含んだビーム運動の解析が必要とされる。本稿では、ビーム輸送系の設計に古くから用いられてきた行列計算を拡張し、CSR効果を含んだビーム運動の解析を行う。これにより、エミッタンス増大を最小にするようなERL周回軌道の設計が迅速に行える。

論文

J-PARC リニアック立体回路システムの設計と調整

菅沼 和明; 穴見 昌三*; 久保田 親*; 千代 悦司; 山口 誠哉*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.78 - 80, 2003/08

J-PARC,リニアック高周波立体回路システムの設計と調整について報告する。汎用電磁場解析ソフトを使い立体回路素子の設計を行い、測定値と良く一致する結果が得られた。立体回路システムの調整では、加速空洞からの要求である、2つの入力結合器における電場の振幅と位相の誤差を$$pm$$1%,$$pm$$1$$^{circ}$$以内とするための調整方法について報告する。

論文

RF基準信号分配用ケーブルの電気長安定化

永井 良治; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 羽島 良一; 西森 信行; 峰原 英介

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.315 - 317, 2003/08

自由電子レーザーにおいては非常に安定した加速空洞のRF位相が要求される。この位相の安定化は短時間のみならず年間を通しての安定性・再現性が要求される。しかしながら、現在の原研自由電子レーザーで用いているRF基準信号分配用ケーブルには特に安定化のための措置が施されておらず、長時間でのRF位相のドリフトの一因となっている。そこで、温度安定度の高いケーブル(Helax)に冷却水を通した銅パイプにより温調を掛けて電気長の安定化を図った。

論文

FFTを利用した光共振器モード計算の高速化

永井 良治; 羽島 良一; 沢村 勝; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.381 - 383, 2003/08

FELの性能を決める大きな要素の一つが光共振器である。光共振器内での回折損失や出力効率を計算するには光共振器内のモードを計算する必要がある。光共振器内のモードを計算する方法としてはFoX-Liの手法がよく知られているが、この方法は2階積分を繰り返し計算するもので非常に多くの計算時間を必要とするために、十分なパラメータサーチが行えなかった。そこで、この2階積分をFFTを利用した畳み込みを用いることで高速化し光共振器の形状についての十分なパラメータサーチを行える計算コードを開発した。

論文

J-PARC用リニアックの現状

長谷川 和男; 大強度陽子加速器リニアックグループ

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.66 - 68, 2003/08

日本原子力研究所(原研)と高エネルギー加速器研究機構(KEK)は、大強度陽子加速器計画(J-PARC計画)を共同で推進している。加速器はリニアック,3GeVシンクロトロン、及び50GeVシンクロトロンから構成され、それぞれについて開発,建設を行っている。リニアックはイオン源,RFQ,DTL,SDTL,ACSの加速構造と、高周波源,制御機器,モニター等の周辺機器から構成される。イオン源では、磁気フィルターや電極の最適化により引き出し電流の向上を図った。RFQ及びそれに続くビーム輸送系までは、KEKにおいて加速試験を行い、ビームの特性測定やチョッパーによるビームのOn/Off制御試験を行い、良好な特性であることが確認できた。これに続くDTL空洞のビーム加速の準備として、設置及び調整を進めている。本報告では、これらJ-PARC用リニアックの各構成機器について、その現状を報告する。

論文

J-PARC ACS型加速管のアルミモデル測定

秋川 藤志; 青 寛幸; 林崎 規託*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.242 - 243, 2003/08

J-PARCリニアックACS空洞開発の一環として、ハーフスケールのアルミモデルを用いた高周波測定を進めている。これらのモデルを用いた試験の現状と結果について報告する。

論文

原研ERLにおける10kW級FELの開発

羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 峰原 英介

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.390 - 392, 2003/08

原研ERL-FELでは、10kW級FEL発振を目指した装置開発を行っている。本稿では、これら装置開発の内容を概括し、将来の展望を述べる。具体的には、ERLにおけるエネルギーアクセプタンスとFEL変換効率の見積もり,ビーム電流増大のための入射器増強の戦略と現状,超伝導加速器安定化のためのRF制御系の改良などである。

論文

J-PARC陽子リニアック設備の高調波対策

千代 悦司; 山崎 正義*; 堀 利彦*; 長谷川 和男

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.303 - 305, 2003/08

J-PARC, Linacの受電系統には、電磁石電源や高周波電源等の半導体を使用した機器から多量の高調波電流が流出する。主要電源の整流方式や回路構成から高調波抑制ガイドラインに則って電流を算出するとともに、実測を行い各電源からの高調波電流を算出した。結果、6.6kV系統換算で91Aの高調波電流が発生し、そのうち半分以上がクライストロン高圧直流電源からであった。高調波対策は主に第2変電所の6.6kV系統に接続された大容量の高調波フィルターで行われる。その容量は、1MVarから数百kVerであり、進相コンデンサと協調して電源系統の安定・効率的運転を行う計画である。

論文

JAERI ERL-FELのHOM特性

沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 羽島 良一; 西森 信行; 峰原 英介

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.384 - 386, 2003/08

原研エネルギー回収型自由電子レーザーリニアック(ERL-FEL)において大電流加速の時に問題となる高調波モード(HOM)不安定性を調べるため、電子ビーム加速時に空洞内で励起されるHOM電力を各HOMカップラーを通して外部に取出し、そのパワースペクトラムを測定した。HOM不安定性に対する各HOMのしきい値電流と比較を行った。

論文

J-PARC用30mA-RFQのビーム実験結果とシミュレーションの比較

近藤 恭弘; 上野 彰*; 池上 雅紀*; 池上 清*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.69 - 71, 2003/08

J-PARCのリニアックでは、運転開始当初、JHF用に製作された設計ピーク・ビーム電流30mAのRFQを使用する。このRFQの立ち上げ、及び、ビーム実験をKEKにおいて行った。同時に開発されているセシウム不使用負水素イオン源の開発進展に伴い、RFQ加速ピーク・ビーム電流も増加し、ほぼ設計値に到達した。第一期RFQ運転(RFQ出口直後にビーム診系を設置したビーム実験)時10mA,第二期RFQ運転(後続のビーム輸送系MEBTの立ち上げ実験)時25mA,第三期RFQ運転(MEBT内ビーム・モニタ整備後のビーム実験)時29mAにそれぞれ到達した。本発表では、これらの入射条件の異なる各段階での透過率,エミッタンス測定などの実験データを示し、ビームシミュレーションとの比較,検討を行う。

論文

J-PARC用ACS加速管の開発

林崎 規託*; 青 寛幸; 秋川 藤志; 長谷川 和男; 山崎 良成; 池上 雅紀*

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.75 - 77, 2003/08

J-PARC大強度陽子加速器の高エネルギーリニアックとして、環結合構造型加速管の開発が進められている。その開発現況及び初号機として製作されているACS型バンチャー空洞の製作状況について報告する。

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