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阪井 寛志*; 梅森 健成*; 坂中 章悟*; 高橋 毅*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 石井 篤*; 中村 典雄*; 沢村 勝
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.866 - 868, 2010/03
ERL超伝導空洞用1.3GHz入力カップラーの開発を行っている。20MV/mの加速電界で100mA加速を行うにはエネルギー回収モードで20kWの入力カップラーが必要となる。STF-BLの入力カップラーをもとに20kWのCW運転用に改良を行った。セラミック窓やベローズなど各要素の大電力試験を30kW出力のIOTを用いて行ったので、その結果を報告する。
小島 敏行; 高橋 博樹; 榊 泰直; 前原 直
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.487 - 489, 2010/03
国際核融合材料照射施設に関する工学実証及び工学設計活動(IFMIF/EVEDA)におけるプロトタイプ加速器は、入射器(出力100keV),RFQ(出力5MeV),初段の超伝導ライナック(出力9MeV)からなり、加速器の定常運転を実証するため、9MeV/125mAと大強度のCW D
ビームを生成することが要求されている。Dを加速した場合、中性子発生による放射化が大きな課題であり、Personnel Protection System(PPS)として高い信頼性が求められる。IFMIF/EVEDAでのPPS開発は、これまでに開発と運用実績のあるJ-PARCのものをベースとし、各装置や機器とのインターロック信号は、LAN等の通信手段の経路を介さずに、独立した2系統のハードワイヤードによる信号経路での取合いを基本として構成する。さらに中枢となるプログラマブルロジックコントローラー(PLC)として欧州標準汎用品であるシーメンス社製SIMATICを採用して開発を行う。本発表では、IFMIF/EVEDA加速器PPSの設計方針を中心に報告する。
神藤 勝啓; Vermare, C.*; 浅原 浩雄; 杉本 昌義; Garin, P.*; 前原 直; 高橋 博樹; 榊 泰直; 小島 敏行; 大平 茂; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.668 - 670, 2010/03
国際核融合材料照射施設(IFMIF)に関する工学実証及び工学設計活動(EVEDA)における原型加速器の2008年度の進捗について報告する。原型加速器のすべての加速器機器は、それぞれ設計が始まり、製作や個別試験についての計画を策定し、設計パラメータを決めてきた。個々の機器の進捗を分析し、IFMIF加速器の工学実証の計画を検討した結果、事業期間を2014年まで延長することが提案され、BA運営委員会で承認された。本発表では、各加速器機器の設計状況、欧州と日本が担当している加速器機器群と、日本が担当している六ヶ所村のIFMIF/EVEDA開発試験棟建屋のインターフェイスや現在までに提案されている工学実証試験での運転計画を報告する。
小栗 英知; 上野 彰; 池上 清*; 滑川 裕矢; 大越 清紀
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.842 - 844, 2010/03
J-PARCで稼動中のLaB
フィラメント駆動型負水素イオン源は、加速器ビームスタディの内容により、高出力(約30mA)と低出力(約5mA)の運転を交互に行っている。運転開始から現在までの約3年の間、イオン源トラブルによる加速器ビーム停止時間は延べで50時間程度であり、イオン源の稼働率は現状、98%以上である。初期のトラブルはおもにフィラメントの不具合によるものであったが、フィラメント構造の改良を重ねた結果、現在では2030時間(うち高出力運転が780時間,低出力運転が250時間)のフィラメント連続使用実績を得ている。また、高出力モード運転時のビーム電流減少率は-0.4mA/dayと低く、イオン源オペレータによるビーム電流調整操作は1日1回程度である。本イオン源は、長時間フルスペック運転の実証など幾つかの課題がまだ存在するが、おおむね実用機として十分なビーム性能と信頼性を有していると言える。
株本 裕史; 竹内 末広; 石崎 暢洋; 吉田 崇宏*; 石黒 貴之*; 山口 和司*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1120 - 1122, 2010/03
原子力機構東海の20MVタンデム加速器には重イオンのエネルギーを増強するための超伝導ブースターが設置されている。このブースターは40個の1/4波長型超伝導加速空洞で構成されるリニアックである。建設当時は1空洞あたりに4WのRF電力を入力した時の加速電界が5.0MV/m程度であったが、現在では約4.0MV/mまで低下してきている。超伝導加速空洞では表面のクリーンさが非常に重要であり、内部のニオブ表面へチリや金属粉が付着すると、高電界を発生させた時にトンネル効果で電子の電界放出現象(フィールドエミッション)が起こる。電子は高周波電場により加速されてニオブ表面に衝突し、制動X線発生や発熱、2次電子放出を引き起こすため加速電界が著しく制限される。われわれは高圧純水洗浄の技術を用いて性能の回復を試みることにした。高圧純水洗浄装置を製作して試験を行ったところ、洗浄によりフィールドエミッションの発生を抑えて加速電界を回復させることが確認できた。オンラインの20空洞に対しても洗浄処理を適用し、洗浄前には4.4MV/m(RF4W入力時)であった加速電界が洗浄直後には5.7MV/mまで回復した。
奥村 進; 宮脇 信正; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 倉島 俊; 柏木 啓次; 吉田 健一; 石堀 郁夫; 百合 庸介; 奈良 孝幸; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.572 - 574, 2010/03
原子力機構AVFサイクロトロンでは、材料・バイオ分野の研究利用のために高頻度でビーム条件の変更が求められており、マシンの利用効率の向上のため、さらにマシンタイムの慢性的な不足を解消するためにもこのビーム変更の短時間化が課題であった。サイクロトロンの場合、ビーム変更に最も時間を要してきたのは磁場の変更時間であり、われわれは、それを短縮するために磁場迅速切換技術の開発を行っている。磁場切換を短時間で行うには、サイクロトロン磁場をいかに高精度にモニタし、いかに短時間で磁場を収束・安定化するかが課題である。そこで、今回はサイクロトロン内部の磁場を計測可能なNMRプローブを導入し、サイクロトロンで加速するすべてのビーム条件に対応する磁場計測システムを開発した。本発表では、開発したシステムの概要及び磁場計測結果を中心に報告する。
松田 誠; 遊津 拓洋; 沓掛 健一; 仲野谷 孝充; 花島 進; 竹内 末広
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.827 - 829, 2010/03
ECRイオン源は高多価・高強度の重イオンビームを生成することが可能であり、その電荷数はタンデム加速器の高電圧端子でのカーボンフォイルによる荷電変換よりも高くなっている。したがってECRイオン源をタンデム加速器の高電圧端子に搭載することにより、ビーム強度・ビームエネルギーを増強することが可能である。また加速不可能であった希ガスイオンの利用も可能となる。われわれは永久磁石型ECRイオン源を原子力機構-東海タンデム加速器の高電圧端子に搭載した。高電圧端子は絶縁高圧ガス中でかつ高電圧放電による電気的サージに晒される特殊な環境であるが、機器の開発・改良を重ねた結果、安定加速を実現し、期待通りの性能を発揮している。Xeイオンでは5+から30+までの多価イオンの加速に成功し、広範なエネルギーに渡るビームを得られ、最高エネルギーは480MeVとなった。学会では入射装置の開発と加速試験の詳細について発表する。
羽島 良一; 西森 信行
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.137 - 139, 2010/03
エネルギー回収型放射光源(ERL)と組合せて設置が可能な、共振器型X線自由電子レーザ(XFEL-O)の発振特性を解析した結果を報告する。XFEL-Oはダイアモンドなどの完全結晶によるBragg反射を共振器として用い、X線レーザを得るものである。従来のXFEL(SASE)とは異なり、時間コヒーレンスに優れたX線パルスの発生が可能である。現在計画中の放射光源に合わせて、5
7GeVの電子ビームエネルギーにおける発振特性を1次元時間依存シミュレーションコードで解析した結果を示す。
島田 太平; 山本 昌亘; 鈴木 寛光; 戸田 信*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 田村 文彦; Schnase, A.; 原 圭吾*; 野村 昌弘; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1080 - 1082, 2010/03
J-PARC 3GeVシンクロトロン高周波加速空胴において、長時間の運転後、金属磁性体を使用したコアの一部が座屈する現象が発生した。その過程と原因を調査するために、大気中においてコアを高周波電流によって励磁し、変形の過程を測定した。その結果とコアの製造過程の関係及びコアの耐久性向上についての考察を報告する。
滑川 裕矢; 上野 彰; 大越 清紀; 小栗 英知; 池上 清*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.845 - 847, 2010/03
現在J-PARCで稼動中の負水素イオン源は、セシウム不使用状態にて最大ビーム電流38mAを得ている。この性能は、J-PARC当初目標であるビームパワー0.6MW実現のための要求値を満たしているが、最終目標1MWの実現に必要な60mAには及んでいない。そこでJ-PARCでは、現行機のビーム大強度化実験を継続するとともに、これと並行して現行機のバックアップ機を用いてセシウム添加実験にも着手した。タングステンフィラメントによる実験にて目下、アークパワー15kWでビーム電流70mAを得ており、このような低パワーで大電流ビームを引き出せたことはセシウム添加型イオン源の課題であるセシウム導入量の低減化につながると期待できる。今後、フィラメントの種類や形状、プラズマ生成室内各部の温度制御を含めたセシウム添加方法、及びプラズマ閉じ込め磁場等の最適化実験を行い、セシウム添加型イオン源の実用性を検証する。
田村 文彦; 山本 昌亘; 吉井 正人*; 大森 千広*; 野村 昌弘; Schnase, A.; 戸田 信*; 鈴木 寛光; 島田 太平; 原 圭吾*; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.366 - 368, 2010/03
大強度の陽子ビーム加速においては、スペースチャージチューンシフトを軽減するために、縦方向ペインティングを行い、バンチングファクターを増大する必要がある。J-PARC RCSでは、モーメンタムオフセット入射及び2倍高調波の縦方向ペインティング手法を採用している。特に、J-PARC RCSでは広帯域MA空胴を採用したことにより、デュアルハーモニック運転を行い、大振幅の2倍高調波を追加空胴なしに発生することができる。縦方向ペインティング試験の結果について報告する。
小林 鉄也; 穴見 昌三*; 道園 真一郎*; Fang, Z.*; 鈴木 浩幸; 山口 誠哉*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1065 - 1067, 2010/03
J-PARCリニアックの低電力高周波制御では、空洞に電力を入れ始める際に、空洞チューナー共振周波数の自動制御を行っている。このチューナー制御に代わって新たに、空洞入力の周波数を離調度に合わせて変調させる方式をデジタルFB制御システムに導入する。その方法として、出力制御するIQ変調器で位相を回転させることで周波数変調を行う。離調度は、RFパルス後の空洞減衰時(自由振動)の位相変化を測定することで求められ、それにより、FPGAでIQ変調器の位相回転を自動制御する。この方式の導入においてはハードウェアの変更を全く必要とせず、チューナー製造におけるコストダウンもしくは耐久性の向上が期待される。
小林 鉄也; 道園 真一郎*; Fang, Z.*; 松本 利広*; 鈴木 浩幸; 山口 誠哉*; 岡田 喜仁*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1068 - 1070, 2010/03
J-PARCリニアックでは972MHzのRFシステムによる400MeVエネルギーへの増強計画が進められている。その加速電界の安定性は振幅,位相それぞれ
1%, 1度以内が要求されている。デジタルFBの基本コンセプトは現在の324MHzのシステムと同じでコンパクトPCI筐体を用いる。大きな違いは、RF信号/クロック信号発生器(RF&CLKボード),ミキサー及びIQ変調器(IQ&Mixerボード)、そしてデジタル制御のアルゴリズムである。現在の324MHzの空洞に比べ、高い周波数により減衰時間が速くなるため、チョップドビーム負荷補償が大きな開発要素の一つである。この報告では972MHzデジタルフィードバックシステムの特徴や性能について、模擬空洞を用いた評価結果をまとめた。
伊藤 崇; 浅野 博之; 田中 宏和*; 久保田 親*; 南茂 今朝雄*; 内藤 富士雄*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.690 - 692, 2010/03
J-PARCリニアック部を構成しているDTL及びSDTLは、加速器トンネル内へのインストール後2006年10月から運転を開始し、2009年6月まで3年弱運転を行ってきた。現在DTL及びSDTLはほぼ安定に稼働しビーム加速を行っているが、これまでトラブルが皆無だったわけではない。メンテナンス期間中に判明し対策を行ったトラブルもあるが、ビーム加速中に発生したトラブルもある。後者の場合ビーム加速を停止してしまうため、ユーザーへのビーム供給時間を奪い多大な迷惑をかけることになる。本稿では、これまでに起こったトラブルの中からおもにDTL・SDTL空洞本体、及びその付属機器に起因して発生したトラブルについて報告する。
フィラメント形状の最適化池上 清*; 上野 彰; 小栗 英知; 滑川 裕矢; 大越 清紀
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.839 - 841, 2010/03
J-PARCイオン源は、セシウムを使用しないLaBフィラメント駆動型負水素イオン源である。このイオン源から引き出される負水素イオンビーム強度は、LaBフィラメントの大きさや形状によって異なることがわかった。そこでLaBフィラメント形状の最適化に向けイオン源テストスタンドでこの形状差異によるビーム強度の変化をアーク電流300A固定で測定検証した。実機で使用している二重螺旋の29.5mm
のLaBフィラメントではビーム強度35.2mA、同じく15mmの物では41.8mA、3重ヘアピンの厚さ1.5mm幅3.5mmフラットLaBフィラメントでは43.4mAであった。このほか、多くの形状のLaBフィラメントに対してのビーム強度測定も行った。
長谷川 和男; 森下 卓俊; 近藤 恭弘; 小栗 英知; 小林 鉄也; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 川又 弘史*; 堀 洋一郎*; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.693 - 695, 2010/03
J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックは2006年11月にビーム試験を開始し、2007年9月には後段の加速器である3GeVシンクロトロンにビーム供給を開始するなど、順調に推移してきたが、2008年秋の運転からRFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。これを受けて、継続したコンディショニングによる状態の回復を試みると同時に、RF制御の改善,真空ポンプ増強,イオン源運転パラメータの変更などの改善に努め、ビーム運転を継続するまでに回復した。本発表では、こうしたJ-PARC-RFQの状況と改善点について報告する。
佐藤 進; 三浦 昭彦; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*; 上野 彰; 佐甲 博之; 森下 卓俊; 吉川 博; 長谷川 和男; 小林 鉄也
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.298 - 300, 2010/03
J-PARCでは、数百マイクロ秒の幅を持ったマクロパルスを、MEBTにおいて1MHz程度のRFチョッパーを用いることにより、中間バンチ構造を形成させて、下流のDTL加速空洞に入射する。ビームの蹴り残しは、チョッパーより下流に設置されたワイヤースキャナーからの信号を、直後におかれたプリアンプで増幅することにより、測定した。その結果を報告する。
鈴木 浩幸; 小林 鉄也; 平野 耕一郎; 内藤 富士雄*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1074 - 1076, 2010/03
J-PARC linacは、エネルギー増強計画のため、ACS加速管の開発及び試験を行ってきた。そこで使用されているチューナーコントローラは、SDTLやDTLなどで開発されたものを流用している。しかしながら近年、製作費の低減及び性能の改善要望から、既存のチューナーではノイズによるポジション位置のチラツキ、制御方式がパルス制御ではないために起こる精度(10
m)の限界などの理由から、新たに開発した場合の方が低価格で高性能なコントローラが製作できると考え、チューナーコントローラの試作機の開発を行った。それにより、高精度な制御精度(5m)が得られ、ノイズが原因のポジション位置のチラツキもなくなり、なおかつ製作コストも従来の1/2以下にできたのでそれらについて詳しく報告する。
柏木 啓次; 宮脇 信正; 奥村 進; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 百合 庸介; 石坂 知久; 湯山 貴裕; 吉田 健一; 上松 敬; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.244 - 246, 2010/03
加速器内でのビームロスを低減するためには、加速器のアクセプタンス領域に入射ビームのエミッタンス領域を整合させる必要がある。原子力機構高崎ではサイクロトロンに対する入射ビームのこの整合を評価するためのエミッタンス及びアクセプタンス測定装置の開発を行っている。アクセプタンス測定の方法は次のとおりである。ある位相空間領域のビームを加速器に入射し、加速器出射後のビーム強度を検出器で測定する。ビームが透過する領域がアクセプタンスの一部である。さまざまな位相空間領域について測定を行うことで、アクセプタンス全体を求めることができる。本論文ではアクセプタンス測定装置のうちの入射ビームの横方向位相空間領域を制限する装置について報告する。一対の位置制限スリットと角度制限スリットを用いることで、2次元もしくは4次元位相空間の指定した領域のビームを加速器に入射することを可能とした。
永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行; 飯島 北斗; 武藤 俊哉*; 本田 洋介*; 宮島 司*; 山本 将博*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.863 - 865, 2010/03
原子力機構,高エネルギー加速器研究機構,広島大学,名古屋大学では協力してERL放射光源用のDC電子銃の開発を行っている。ERL放射光源の電子銃では空間電荷効果によるエミッタンスの増大を抑えるために500kV程度の加速電圧が要求されている。セラミック管の中央を高電圧のロッドが通るという特殊な形状のために、安定にDC高電圧を印加することが難しく、このような高い電圧の電子銃はまだ実現されていない。そこで、500kVでの運転を実現するためにチタン製のガードリングを備えた10段分割型のセラミック管,チタン製高電圧ロッドを製作し高電圧印加試験を行ったので、その結果について報告する。
