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石坂 知久; 上松 敬; 百合 庸介; 湯山 貴裕; 石堀 郁夫; 奥村 進
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.642 - 644, 2010/08
原子力機構のサイクロトロンでは、ビーム調整や各種実験で数個/秒から数
Aまでの広範囲なビーム強度制御が要求されているため、ビーム強度を減衰させるためのアッテネータ(以下、ATT)が設置されている。ATTは多数の穴が等間隔に配置された複数の金属板から成り、これらの幾つかを入射系のビームに挿入することにより、ビームサイズやエミッタンスを変えずに、また、サイクロトロンや輸送系のパラメータを調整せずに素早くビーム強度を減衰させる。開口率が1/2, 10
, 10
, 10
のメッシュを複数枚組合せることにより、原理的には1/2
5
10
のビーム強度減衰が可能である。しかし、実際には組合せによって減衰率が開口率の積と大きく異なったり、ビーム形状及び強度分布が変化する事象が発生した。そこで、ATTの設置箇所を1箇所から2箇所に増やすことでメッシュ間の距離を延長するとともに、穴径と穴間隔を従来の1/10にする改良を行った。その結果、減衰率が開口率の積に近づき、ビーム形状等の変化も低減した。
澤邊 祐希*; 鈴木 隆洋; 石山 達也; 福田 真平; 菊澤 信宏
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.680 - 682, 2010/08
J-PARCリニアックは、181MeVの負水素イオンビームを3GeVシンクロトロンへ出射している。この負水素イオンビームを400MeVまで増強するため、平成22年度から平成24年度にかけて、既設のSDTL部の下流側にACSを増設する工事が行われている。それに伴い、J-PARC制御系も整備を進めている。現在は、ACS部制御機器の情報収集を行い、制御試験端末へのEPICS環境の設定、IOC上に実装するEPICSレコードの作成を行い、制御試験を進めている。また、タイミングシステムをACS部に対応させる作業を並行して行っている。本報告では、現状のACS部制御系の開発現状について報告する。
菊澤 信宏; 鈴木 隆洋; 伊藤 雄一; 三浦 昭彦; 福田 真平; 池上 雅紀*; 佐甲 博之; 小林 鉄也; 鈴木 浩幸; 長谷川 和男
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.677 - 679, 2010/08
J-PARCでは大強度陽子ビームを加速するため、そのビームが加速器構成機器にダメージを与えないよう、MPSが設置されている。MPSは加速器構成機器の表面における熱衝撃を避けるために高速応答性が要求されており、高速かつ確実にビームを停止させる方法としてRFQのRFをOFFにしている。しかし、MPS発報時にRFQの停止/復帰を繰り返すことによってRFQにダメージを与えることが考えられるため、RFチョッパーによる高速ビーム遮断システムの開発を行った。本発表では、これらの結果について報告する。
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500s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。
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210
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。
山本 将博*; 内山 隆司*; 宮島 司*; 本田 洋介*; 佐藤 康太郎*; 松葉 俊哉*; 斉藤 義男*; 小林 正則*; 栗巣 普揮*; 羽島 良一; et al.
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.717 - 720, 2010/08
われわれは、高エネルギー加速器研究機構,原子力機構,広島大学,名古屋大学,山口大学の共同研究で超低エミッタンス,大電流ビームを供給できる500-kV光陰極DC電子銃を開発している。そのために、この電子銃のチャンバは極高真空に保たれる必要があるので、チタン製のチャンバと新しいセラミック材料を採用している。この真空チャンバのガス放出速度計測結果について報告する。
武藤 俊哉*; 梅森 健成*; 阪井 寛志*; 沢村 勝; 篠江 憲治*; 古屋 貴章*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.840 - 842, 2010/08
次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアックが高エネルギー加速器研究機構,原子力機構,東京大学物性研究所、その他の研究機関の共同で開発が進められている。入力カップラーは主加速器空洞に高周波電力を供給し、20MV/mのとき20kWの高周波電力として見積もられている。入力カップラーは空洞内に非対称な電磁界を誘引し、加速モードであるTM010モードに高調波のような横方向キックをもたらす。CST Microwave Studioを使って入力カップラーによる加速モードの横方向キック力を計算した。"on-crest"加速のときは横方向電磁場による横方向キックは加速電圧に比べて小さい。入力カップラーの位置に対する依存性も計算した。横方向キックの計算結果と横方向キックを低減する空洞配置について発表する。
阪井 寛志*; 梅森 健成*; 高橋 毅*; 古屋 貴章*; 篠江 憲治*; 石井 篤*; 沢村 勝; 武藤 俊哉*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.173 - 176, 2010/08
エネルギー回収型リニアックのための超伝導加速器を開発している。空洞表面の電子放出や発熱スポットを詳しく調べるために回転マッピング方式による空洞診断系を用いている。カーボン抵抗とPINフォトダイオードの2種類のセンサーによって温度上昇と電子放出を検知している。これらのセンサー群を空洞軸を中心に回転させることにより空洞表面の全体に渡る詳細な情報が得られる。この回転マッピングシステムを使って単セル空洞と9セル空洞の縦測定を行った結果を報告する。
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。
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。
小林 鉄也; 池上 雅紀*
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.696 - 698, 2010/08
J-PARCではリニアックの400MeVへのエネルギー増強計画が進められている。加速周波数972MHzのACS(Annular Coupled Structure)空洞を21台追加することで400MeVまで加速する。ACS用の低電力高周波(LLRF)制御システムにおいてこれまでの324MHzのシステムとは大きく異なる点として、周波数以外にチョップドビーム負荷補償がある。チョップドビームとは、マクロパルスビーム(幅500us)を、RCS入射の同期のため、さらに上流のRFチョッパーにより約0.5MHz又は1MHzでチョップ(櫛形に形成)されたビームであり、中間パルスとも呼ばれる。324MHzの空洞と比べACS空洞ではQ値が小さいため、計算上このチョップドパルス構造がビーム負荷として加速電界の変動に大きく現れると予想される。そこで、その振幅・位相に対する要求安定性を十分に満たすためには、チョップドパルスに対するビーム負荷補償機能がLLRF制御に必要となる。このための機能は既に追加され模擬試験による評価を以前に報告した。今回は初めて実際にビームによるチョップドパルス負荷賞試験を行い、その有効性をはっきりと確認できた。その結果について報告する。
小林 鉄也
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.1082 - 1084, 2010/08
J-PARCリニアックの400MeV増強のため、加速周波数972MHzのACS(Annular Coupled Structure)空洞が21台追加される。これらの加速電界制御では、これまでのRFシステムと比べ周波数が3倍高いうえにACS空洞の構造は複雑で負荷Q値が8000程度と低い(DTLは約20000)ため、FB制御が324MHzのRFシステムより厳しい条件となる。特に最下流のデンバチャー(RCS入射ビーム調整用ACS空洞)では、装置や建屋の都合により空洞とクライストロンが110m以上程離れて設置されることとなり、FBループ遅延も通常の約3倍となる。本稿では、ACS空洞の高周波FB制御の特性について改めて長いループ遅延を含めたRFパルス制御のシミュレーションをし、その特性評価を行った。その結果、PI制御の比例係数は十分でないが積分係数を大きくすることで要求される安定性を確保できることが確認できた。
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。
小栗 英知; 池上 清*; 大越 清紀; 滑川 裕矢; 上野 彰
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.829 - 831, 2010/08
J-PARCで稼働中の負水素イオン源は、2006年11月に加速器へのビーム供給を開始してから約3年半が経過している。運転開始初期はフィラメント断線など加速器の稼働率に影響を及ぼす重故障が数回発生したが、ここ1年間は重故障の発生はなく安定に動作している。現在、加速器のビームRUNは約1か月単位で行われ、各RUNでのイオン源の稼動時間は600時間程度である。現用のイオン源は最高36mAのビーム電流を引き出す性能を有しているが、現在はRFQの放電対策のために16mA以下で稼動している。各RUN終了後は、イオン源の定期メンテナンスを実施しており、フィラメントなどおもにプラズマ生成部品の交換を行っている。運転開始初期はメンテナンスに約3日間を要していたが、最近、加速器のさらなる稼働率アップの要求が高まっているため、メンテナンス時間の短縮が現用イオン源の大きな課題となっている。現在、フィラメントベーキング装置の整備や部品交換作業の効率化により、メンテナンス時間は当初の半分程度まで短縮できている。また、交換部品のユニット化等でさらなる時間短縮を図ることも計画している。
