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吉田 健一; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; 山田 圭介; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.23 - 26, 2010/08
原子力機構のイオン照射研究施設TIARAが有する各加速器の2009年度の運転状況と近年の技術開発の概要を報告する。2009年度はいずれの加速器においても大きなトラブルはなく、サイクロトロン:3148時間,タンデム加速器:2100時間,シングルエンド加速器:2416時間,イオン注入装置:1866時間の運転を行った。技術開発については、サイクロトロンのビーム引き出し効率の向上等を図るため、加速周波数を上下にスキャンしたときの引き出し前のビーム電流の変化からビームの加速位相を算出し、その結果をもとに中心領域の磁場分布を調整することでビームの加速位相を制御する方法を開発した。またタンデム加速器では、負イオンの荷電変換効率を高めるために重要なパラメータであるガスセル内のガス圧力を加速管の出口後の真空度から算出する方法を確立した。イオン注入装置では、フラーレンビーム形状を正確に測定するためのマルチファラデーカップを開発した。
植野 智晶; 高柳 智弘; 富樫 智人; 金正 倫計
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.965 - 968, 2010/08
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3-GeV RCSの入射バンプシステムは、入射部に設置してある4台の水平シフトバンプ電磁石と4台の水平ペイントバンプ電磁石、及び、2台の垂直ペイント電磁石で構成されている。そのうち、水平シフトバンプ電磁石は、入射用バンプ軌道を生成し、リニアックからの入射ビーム(H
)とRCSの周回ビーム(H
)を合流させる機器である。水平シフトバンプ電磁石用の電源は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)アセンブリの多段多重の並列回路で構成されており、最大20kAの大電流を500
s以下の高速立上げと立下げを行い、600sのフラットトップを偏差1%以下の高精度で制御して励磁することができる。また、長期間の連続的な安定運転を可能としている。本論文では、入射バンプシステムの現在の運転状況について報告する。
富樫 智人; 渡辺 真朗; 菅沼 和明; 高柳 智弘; 植野 智晶; 谷 教夫; 渡辺 泰広
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.579 - 583, 2010/08
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3-GeV RCS(Rapid Cycling Synchrotron)では、3GeVに加速した大強度陽子ビームの取り出しに、サイラトロンスイッチを採用したパルスキッカー電磁石電源システムを利用している。連続運転を開始した当初は、サイラトロンの不安定な動作に起因して停止する事象が最も多く、J-PARC加速器全体の故障率のうち、キッカー電磁石電源システムの故障率が最も高く(約13%)、ビーム運用停止の主因となっていた。この状況を改善するため、サイラトロンの運転状況について詳細管理を徹底して行った。その結果、サイラトロンの最適なオペレーション方法の構築と、故障の予防と保全に基づいた適切なサイラトロン交換時期の見極めが可能となり、2010年4月(Run33)の運転では故障率を0.5%以下にまで改善することができた。本稿では、キッカー電磁石電源システムを安定に稼働するためのサイラトロンオペレーションの現状について報告する。
佐伯 理生二; 吉本 政弘; 山崎 良雄; 竹田 修; 金正 倫計
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.1025 - 1028, 2010/08
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3GeV RCSの入射方式として、荷電変換による多重入射方式を採用しており、リニアックで加速されたHビームに対し、荷電変換フォイルを用いてHに変換してRCSに入射している。2009年10月から現在までのビーム試験における真空容器内の圧力推移とフォイル形状の変化について報告する。
野村 昌弘; 田村 文彦; Schnase, A.; 山本 昌亘; 長谷川 豪志*; 島田 太平; 原 圭吾*; 戸田 信*; 大森 千広*; 吉井 正人*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.877 - 879, 2010/08
J-PARCシンクロトン(RCS, MR)RF空胴では、高い加速電圧を達成するために、通常用いられているフェライトコアの代わりに金属磁性体コアを採用している。コアの状態を知るために、シャットダウン期間にはRF空胴のインピーダンス測定を定期的に行ってきた。その結果、RCS及びMRでそれぞれ別の要因でインピーダンスの低下が観測された。RCSとMRの金属磁性体コアの一番の違いは、RCSがアンカットコアを採用しているのに対し、MRではカットコアを採用している点である。本論文では、RCS, MRそれぞれのインピーダンス測定結果、インピーダンス低下の原因及び対策について述べる。
榊 泰直; 西内 満美子; 堀 利彦; Bolton, P.; 余語 覚文; 小倉 浩一; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 織茂 聡; 近藤 公伯; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.312 - 315, 2010/08
原子力機構・関西光科学研究所(関西研)では、文部科学省の「先端融合領域イノベーション創出拠点の形成プロジェクト」に採択され、平成19年度より「レーザー駆動型粒子線治療装置」の実用化を目指している。このプロジェクトは、高強度・短パルスのレーザーによる、従来のRF加速よりも高い100GeV/mという電界勾配を利用した加速手法にて、既存のシンクロトロン型粒子線治療装置を小型化するというものである。そこでレーザー駆動型粒子線に対して、これまで単体性能試験が行われた位相回転空洞,PMQ及び偏向電磁石を組合せたプロトタイプビーム輸送系を開発し、PARMILAを用いて空間電荷効果評価を行い装置の標準設計手法の確立を目指した。
柏木 啓次; 宮脇 信正; 倉島 俊; 奥村 進
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.628 - 630, 2010/08
加速器への入射ビームマッチングを向上させるため、原子力機構高崎量子応用研究所AVFサイクロトロン施設では、横方向エミッタンス及びアクセプタンスを計測する装置の開発を行っている。アクセプタンス計測の際に加速器に入射するビームは数ピコアンペアから数百ピコアンペアと見積もられており、加速後のビームモニターでもこれと同程度の微小なビーム電流の検出が要求される。本報告では、この測定に用いるための、シンチレーション粒子検出器による微小電流計測について述べる。プラスチックシンチレーターに入射したビームによる光はフォトマルで増幅される。ピコアンペア以上のビームではカウントレートが高く、フォトマルからの出射信号の1パルスの間に複数の粒子が入射し、各信号パルスはパイルアップする。これらの信号を波高弁別することによりパイルアップの総数を求め、ビーム強度の計測を行う。本方法により160MeVの酸素6価ビームを用いた予備実験で1pAから約100pAまでのビーム電流の計測が可能であることを確認した。
篠江 憲治*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 沢村 勝; 中村 典雄*; 古屋 貴章*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.511 - 513, 2010/08
ERL超伝導主加速器のための入力カップラーの開発を開始した。入力カップラーの構成要素であるセラミック窓やベローズを製作し、30kW出力のIOTを用いた大出力試験を行った。この試験で突然の熱負荷のためセラミック窓が損傷したが、これは予期していなかった双極モードの励起によることがわかった。セラミック窓を新しく製作し、27kWまでの大出力試験に成功した。
畠山 衆一郎; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 山本 風海; 林 直樹; 佐藤 健一郎*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.1013 - 1015, 2010/08
J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)ではLINACで加速された負水素イオン(H-)は、RCS(Rapid Cycling Synchrotron)に入射する前に荷電変換フォイルによって陽子(H)に変換される。約99.7%のH-が第1荷電変換フォイルで2つの電子を剥ぎ取られる。残りのH0とHは第2,第3荷電変換フォイルでHに変換されH0ダンプに捨てられる。H0ダンプに流れ込むビーム電流をモニターすることで加速器の供用運転中の安定したビーム供給のために有益な情報を得ることができる。本稿ではH0ダンプビームラインのビーム電流を見積もるためのオンラインモニターの方法を述べる。
畠山 衆一郎; 外山 毅*; 手島 昌己*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.631 - 633, 2010/08
J-PARCのMR(Main Ring)は2008年からビームコミッショニングが始まり、現在第1期の設計目標の約1/10の40kW-70kWで定常運転を行っている。ビーム強度増大のハードルの一つは、入射直後のビームロスである。その原因の一つはRCSの出射機器及びMR入射機器の偏向角度の誤差で、それを監視するために横方向の入射エラーを常時モニターすることが要求された。横方向の入射エラーは入射直後のビームバンチの位置情報から計算される。この目的のためにBPMの波形測定のための専用のデジタイザーを新たに用意した。このデジタイザーを用いて入射時のベータトロンチューンの常時モニターも行った。ベータトロンチューンは入射から93ターンまでの短いレンジのバンチ位置を求め高速フーリエ変換を行うことにより3.52秒周期の定常運転でのモニターを可能にした。バンチ位置を求める際、波形に乗るノイズを取り除くためにデジタルハイパスフィルタを使うなどの工夫を行った。
永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一; 武藤 俊哉*; 山本 将博*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 飯島 北斗*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.806 - 808, 2010/08
ERLを基盤とした次世代光源のために設計された500kV, 10mA光陰極電子銃を原子力機構,高エネルギー加速器研究機構,広島大学,名古屋大学の共同研究により開発した。われわれはサポートロッドから放出される電子によるセラミック管の損傷を防ぐために、分割型セラミック管とガードリングを採用した。その電子銃において550kVまでの高電圧コンディショニングと加速電圧500kVでの8時間無放電保持に成功した。加速電極,ビームラインの組み立てが現在行われており、まもなくビーム試験が開始される。
滑川 裕矢; 上野 彰; 大越 清紀; 小栗 英知; 池上 清*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.484 - 487, 2010/08
現在J-PARCで稼働中の負水素イオン源は、六ホウ化ランタンフィラメント(LaB
-fil.)を使用し、1か月(500時間程度)の運転サイクルで連続かつ安定なビーム供給を実現しているが、最大ビーム強度は36mAでありJ-PARC最終目標1MWの実現に必要な60mAに達していないためビーム強度増加を目指したR&Dを継続している。今回の実験は、LaB-fil.はセシウム不使用、タングステンフィラメント(W-fil.)はセシウム使用にそれぞれ特化し、各々についてフィラメント形状の最適化を行った。LaB-fil.実験では、フラット5連ヘアピン型フィラメントを使用したが、現在のところビーム強度及び寿命とも目標を達成していない。一方、W-fil.実験では、トリプルヘアピン型を2本用いてアーク放電のみの連続運転を行い、フィラメント電流の減少率から判断して寿命500時間を達成する見込みを得た。ビーム強度は、同形状フィラメント1本で既に70mAを達成しており、2本使用でも同等のビーム性能が得られるはずである。したがって、フィラメント駆動方式のイオン源で1MWを達成するには、現時点ではトリプルヘアピン型W-fil.を2本使用するのが最適であると考えられる。
Wei, G.; 池上 雅紀*; 佐甲 博之; 三浦 昭彦; 青 寛幸; 伊藤 崇; 浅野 博之
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.453 - 455, 2010/08
Model errors on J-PARC LINAC quadrupole included misalignment (rotations 
x,y,z and transverse displacement 
x,y) and gradient error (
G/G), which accorded to measurement accuracy and effective length estimation for statics error as well as quadrupole ripple for dynamics error. RF system errors were focused on the gap field (Egap/Egap) and the klystron field and phase (Eklys/ Eklys,klys), which considered statics error of accuracy of LLRF control system, and dynamics error of jitters from feedback and feed forward. Each error was applied on all linac cells randomly and uniformly in different sections. According to the simulation, linac error would meet requirements for beam of transverse painting at RCS injection. Meanwhile energy spread meets the requirement mostly also, although substantial increase is anticipated due to the dynamic RF errors.
加速器管理課
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.15 - 19, 2010/08
原子力機構-東海タンデム加速器施設における最近の加速器の運転・開発状況及び新たなビーム利用開発について報告する。2009年度の加速器の運転は2度のマシンタイム期間で行われ、運転時間は約3600時間であった。最高運転電圧は17.8MVで6日間の連続利用があった。利用されたイオン種は20元素(25核種)であり、CO
の分子イオンも加速した。超伝導ブースターの運転は21日で、エネルギーを1日で16回可変する運転も行った。定期整備は2回行い、不良加速管の交換や高電圧端子内へのビームプロファイルモニターの設置などが行われた。故障によるタンク開放修理が4回、そのほか偏向電磁石の電源やコイルの水漏れによるトラブル等が発生した。現在、大型静電加速器の特徴を活かし高電圧端子内イオン源からのクラスタービームを加速する計画を進めており、最大18MeVの高強度ビームが得られる予定である。また簡単な光学パラメータのスケーリングによるビーム加速技術の開発によって、運転を半自動化し、迅速なイオン種,エネルギーの切替えを目指している。その他、RI・核燃料標的等の利用可能な新照射室の整備やイオンビーム分析技術の開発(RBS, NRA)などを行っている。
成田 隆宏; 小島 敏行; 堤 和昌; 高橋 博樹; 榊 泰直
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.673 - 676, 2010/08
IFMIF/EVEDAにおけるプロトタイプ加速器は、9MeV/125mAの大強度CW D+ビームを生成する。本加速器コミッショニングを安全に短期間で実現するために、J-PARCで実績のある既存ハードウェアをベースに、IFMIF/EVEDA用にカスタマイズして制御系を構築するという設計方針の下、MPSの開発を進めている。本加速器のMPS遠隔監視・操作部について、基幹部のMPSユニットとハードワイヤードで信号授受するPLCは、加速器全体で使用する機器の統一性からSIMATIC S7 300が使用される。SIMATC PLCはEUにおいて広く使用されているが、日本の加速器での使用実績がなく、遠隔制御用EPICSドライバの開発が必須である。現在SIMATIC PLCを組込んだテストベンチを構築し開発を開始した。本発表では、これらMPSの開発・試験状況を報告する。現開発状況は、SIMATIC PLCを介した遠隔操作・監視をテストベンチで実現し、2010年秋のLCS接続試験(インジェクタ)へのI/F対応準備中である。
三浦 昭彦; 小林 鉄也; 長谷川 和男; 佐甲 博之; 池上 雅紀*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.939 - 941, 2010/08
J-PARCでは、500s程度の時間幅を持ったマクロパスルビームをLINACで加速し、下流のRCS加速器(1MHz程度)に入射するために、LINAC上流のMEBT区間に設置したRFチョッパ空洞を用いて、数百ns幅で、RCSのRFの位相に同期した周期を持つ中間バンチ構造(櫛状構造)を形成する。この櫛状構造の「谷」部分に残留するビームは、下流施設に輸送される前にビームロスを引き起こす可能性があり、このビームロスを小さくするために、RFチョッパ空洞の下流(SDTL部)に設置してあるワイヤースキャナモニタを用いたチューニング方法を提案し、ビームコミッショニングに採用した。本報では、ここで採用したチューニング方法及びコミッショニングにて得られたデータ類を紹介するとともに、RFQのタンクレベルを変えた場合のトレランスの変化について報告する。
Schnase, A.; 田村 文彦; 小関 忠*; 冨澤 正人*; 外山 毅*; 吉井 正人*; 大森 千広*; 野村 昌弘; 山本 昌亘; 戸田 信*; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.1079 - 1081, 2010/08
In MR extraction studies in the beginning of 2010, the application of narrow band longitudinal noise to the MR-beam at 30 GeV in flat-top to increase the duty factor of the extracted spill was tested. The longitudinal spectrum with noise became wider than expected from the bandwidth of the band-limited noise. Here we show longitudinal beam simulations, using the same digital noise that was applied to the beam, to understand the measured spectra. This also allows to estimate, which would be good combinations of harmonic number, bandwidth and amplitude of the noise to obtain a desired beam shaping.
線源の開発と核種非破壊分析への応用羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 早川 岳人; 静間 俊行; 菊澤 信宏; 瀬谷 道夫
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.214 - 218, 2010/08
エネルギー回収型リニアックによる低エミッタンス大電流電子ビームを用いることで、レーザーコンプトンX線,線の輝度,強度の向上が可能になる。われわれは、これらの光源を用いた核種の非破壊分析装置の原子力分野における提案を行っている。提案の一つは、単色線と原子核共鳴蛍光散乱による使用済燃料中のプルトニウムの分析定量であり、もう一つの提案は、単色X線を用いた溶液中のウラン,プルトニウムの濃度分析である。いずれの提案も、核物質の計量管理,保障措置に有用な技術である。本論文では、これらの提案を紹介し、この実現に向けた要素技術開発の現状を述べる。
西森 信行; 永井 良治; 羽島 良一; 山本 将博*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*; 飯島 北斗*; 栗木 雅夫*; 桑原 真人*; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.802 - 805, 2010/08
次世代エネルギー回収リニアック光源のために、500-kV光陰極DC電子銃開発を行っている。電子銃に必要な非蒸発型ゲッターポンプとカソード・アノード電極を設計し、容器へのインストールを行った。電子銃容器の真空度は2
10
パスカル以下に達し、380-kVまでの高電圧コンディショニングにも成功した。光陰極準備容器と電子銃容器の接続を終え、ビーム生成の準備を行っている。
堀 利彦; 榊 泰直; 余語 覚文; 近藤 公伯
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.1099 - 1101, 2010/08
本報告は2010年5月に行われた細胞照射試験時に用いた、新規ビームラインを構成するビームエネルギー選別用シケイン磁石の開発と実際のビーム試験について報告したものである。シケン磁石とは、4台のH型永久磁石型偏向磁石4台から構成されており、その中心磁場強度は0.78T(テスラ)で全長が400mm程度の超小型磁石システムである。薄膜ターゲットから生成された白色のエネルギー分布を持つプロトンビームは、この磁石でエネルギーに応じた軌道に偏向され、第2,3番目の磁石間に設置されたコリメータを通過する軌道のビームのみが、細胞照射点に輸送されるよう設計されたものである。
