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森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1050 - 1052, 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。2009年6月より本格的にJ-PARCにおけるビーム供用が開始された。2008年秋の運転中、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。そこで、現在使用しているRFQのバックアップ機として、RFQを新規に製作することとした。本発表では、3次元電磁界シミュレーションを用いたRFQにおける高周波設計検討結果について報告する。
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。
Schnase, A.; 大森 千広*; 田村 文彦; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 野村 昌弘; 島田 太平; 鈴木 寛光; 高木 昭*; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1077 - 1079, 2010/03
An impedance reduction had been detected in the J-PARC RCS cavity 7 in January 2009. After taking out and opening the cavity tanks, buckling at the inner radius was detected at some of the MA cores. Here we describe the development and application of magnetic sensors, which were expected to detect the buckling of the cores in the stainless steel water tanks without the need for taking out and opening them.
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。
吉本 政弘; 田村 文彦; 山本 昌亘; 吉井 正人*; 大森 千広*; 林 直樹; 川瀬 雅人; 渡邉 和彦*; 吉川 宗良*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.737 - 740, 2010/03
コンピュータートモグラフィーのアルゴリズムを用いた2次元分布の画像再構成は、加速器分野においても縦方向位相空間の2次元ビームプロファイルを得るための非常に有効な測定ツールとして用いられている。J-PARC RCS/MRでは重畳積分逆投影法を用いた非常にシンプルな2次元プロファイル再構成ツールを開発した。シンクロトロン振動1周期の間に生じるビームプロファイルの変化が小さいとすると、1次元のビームバンチ分布の測定データから位相空間の2次元プロファイルを容易に再構成することができる。
宮脇 信正; 奥村 進; 倉島 俊; 柏木 啓次; 吉田 健一; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.183 - 185, 2010/03
JAEA AVFサイクロトロンの中心領域において、3つの加速モード(H=1, 2, 3)に対するビーム位相(BP)について検証した。実験により、BPと位相制限スリット(PDS)によって決まるビーム軌道の動径方向の変位との関係と、バンチャーシステム(BB)によってシフトされる初期位相との関係を明らかにした。H=1の場合、それらの間に相関が観察されたが、H=2の場合には何も見られなかった。H=3の場合には、BPにおけるビーム強度のみにそれらのパラメータとの相関が見られた。このようなHに依存するBPの特性の違いを考慮してサイクロトロンの入射系と中心領域を最適化することにより、高品位ビームを高い透過効率で加速することが可能となる。
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*; et al.
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1047 - 1049, 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。リニアックでは2006年11月にビーム調整運転を開始し、2007年9月には後段の加速器であるRCSにビーム供給を開始した。2008年秋の運転中、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。この事態を受けて、バックアップRFQの製作に着手している。バックアップ機の製作において、ユーザーへのビーム供用が開始されたJ-PARCでの運転を念頭に置き、空洞の安定性に主眼を置いた設計方針を基本としている。本発表では、安定性向上のための工学設計に関する試験結果及び設計進捗状況について報告する。
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。
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。
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。
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。
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。
沢村 勝; 梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.878 - 880, 2010/03
ERL用超伝導主加速器におけるHOM対策として、HOMのQ値の低い空洞を設計・製作してきた。HOMはビームパイプを伝播し、ビームパイプの途中にある高周波吸収体を含むHOMダンパーで減衰される。クライオモジュール内の空洞間に設置されるHOMダンパーは液体窒素温度程度に冷却される。そのため高周波吸収体は、広範囲のHOMに対応した周波数特性と、低温でも十分に吸収可能な温度特性を持つことが要求される。フェライト,セラミックなどの高周波吸収体の誘電率,透磁率の周波数特性の測定を行うとともに、GM冷凍機を用いた低温試験装置による常温から40Kまでの温度特性の測定を行い、HOMダンパーに最適な高周波吸収体を選択した。また電磁波解析コードを用いてHOMダンパーにおける高周波吸収体のサイズや位置を最適化した。これらの結果をもとにHOMダンパーの試作機の製作を進めている。
高橋 博樹; 小島 敏行; 榊 泰直; 前原 直
Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.490 - 492, 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)加速器は、9MeV/125mAのCW Dビームを生成する。大強度でDを加速することから、ビームロスによる放射化が大きな課題であり、この放射化を十分考慮し、信号伝送路の2重化などにより高い信頼性を確保したPersonnel Protection System (PPS)、数10
secでインターロック信号を伝送しビームを高速で停止させるMachine Protection System(MPS)、コミッショニングにおける放射化を最小限にするパルス運転と最終的なCW運転の異なる2種類の運転を実現するTiming System(TS)などで構成される制御系の開発を進めている。本発表では、IFMIF/EVEDA加速器制御系の概要と、2010年1月からEUでの実施が予定されている、制御系と加速器サブシステムとの動作試験に向けた制御系の開発状況について報告する。
