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論文

Coupling cavity designs of the RF input coupler tests for the IFMIF/EVEDA prototype RFQ linac

前原 直; 市川 雅浩

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3284 - 3286, 2013/07

In the design of prototype RFQ linac for the IFMIF/EVEDA Project, a 175 MHz RFQ, which has a longitudinal length of 9.78 m, was proposed to accelerate deuteron beam up to 5 MeV. The operation frequency of 175 MHz was selected to accelerate a large current of 125 mA in CW mode. The overall driving RF power of 1.28 MW by 8 RF input couplers has to be injected to the RFQ cavity. For the transmitted RF power tests of RF couplers, a coupling cavity to connect with two RF couplers is needed. For this purpose, two types of coupling cavity for the 175 MHz have been designed. One is a capacitive coupling cavity with the 6 1/8 inch co-axial waveguide and double loop coupling structures, and the other one is a ridge cavity type with a rectangular waveguide. In this article, these RF designs and engineering designs will be presented in details.

論文

Coupling factor evaluation of the RF input coupler for the IFMIF/EVEDA RFQ linac

前原 直; 市川 雅浩; Palmieri, A.*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3287 - 3289, 2012/09

In the design of prototype RFQ linac for the IFMIF/EVEDA Project, a 175 MHz RFQ, which has a longitudinal length of 9.78 m, was proposed to accelerate deuteron beam up to 5 MeV. The operation frequency of 175 MHz was selected to accelerate a large current of 125 mA in CW mode. The overall driving RF power of 1.28 MW by 8 RF input couplers has to be injected to the RFQ cavity. As a part of the validation of the coupler design, the beta factor (coupling coefficient) was measured on Aluminum RFQ at INFN Legnaro with on-purpose, real-scale dummy aluminum couplers for the installed depths of L = 27, 40, 45, 48 and 73 mm. In this article, measurement and calculation results performed with the 3D code HFSS for coupling factor evaluation will be presented in details.

論文

Status of main linac cryomodule development for compact ERL project

梅森 健成*; 江並 和宏*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.67 - 69, 2012/07

ERLの試験施設であるコンパクトERLが日本で建設されている。主加速器においては熱設計や空洞のアライメントを考慮して、2つの9セル空洞を収めてクライオモジュールを1つ開発中である。2つの9セル空洞は既に製作され、縦測定で空洞の要求仕様を満たしていることを確認している。加速電界はフィールドエミッションがなく25MV/mに達している。入力カップラーを2台、HOMダンパーを3台スライドジャック式チューナーを2台製作中である。入力カップラーは300kWクライストロンを使って大電力試験を行う予定であり、HOMダンパーに関しては冷却試験と高周波特性の測定を行った。チューナーも室温での性能試験を行っている。クライオモジュールは2012年夏に組立予定で、冷却試験,大電力試験を行ったのち、ビーム試験を行う予定になっている。

論文

Vertical test results for ERL 9-cell cavities for compact ERL project

梅森 健成*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 佐藤 昌史*; 篠江 憲治*; 沢村 勝; Cenni, E.*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.2227 - 2229, 2012/07

ERLの試験施設としてコンパクトERLが進められている。この計画の第1段階として主空洞で30MVの加速を行う。9セル空洞が2台製作され、種々の表面処理がなされた。最終の電界研磨においては低電流密度モードで行われた。2台の空洞について縦測定が行われ、加速電界は25MV/mを、Q値は20MV/mで1$$times$$10$$^{10}$$を達成した。フィールドエミッションは14と22MV/mで起こり始めた。両空洞ともERLの要求仕様を満たしている。縦測定の詳細をX線と温度測定の結果とともに発表する

論文

Field emission simulation for the KEK-ERL 9-cell superconducting cavity

Cenni, E.*; 古屋 貴章*; 阪井 寛志*; 梅森 健成*; 篠江 憲治*; 佐藤 昌史*; 沢村 勝

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.295 - 297, 2012/07

ERL開発において、Lバンド超伝導加速器空洞の性能試験を行っている。空洞性能を制限するものの1つがフィールドエミッションによるパワーロスである。この現象を探るため、粒子軌道計算コードを用いて電子の軌道と空洞内面でのエネルギー損失を求めた。さまざまな状況を再現するため異なる発生場所,加速電界及び加速位相について計算を行い、フィールドエミッションの発生場所を特定しようと試みている。計算結果と測定結果を比較し、その有用性を検証する。

論文

Development status of data acquisition system for LIPAc

高橋 博樹; 小島 敏行; 成田 隆宏; 榊 泰直; 小向 聡*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3972 - 3974, 2012/07

IFMIF/EVEDA加速器(LIPAc)の制御システムはEPICSを採用し、機器の遠隔監視制御、データ収集を行う。LIPAcは、IFMIF加速器を構成する基本的な機器で構成されており、それら機器の工学実証を目的としている。よって、LIPAcにおける各機器Commissioning、並びに、加速器Commissioning等のすべてのデータは、工学実証における各機器性能の検証、及び、IFMIF加速器開発活動において、非常に重要である。このように、LIPAcに関する重要なデータを確実に収集し、さらには、検証作業、開発活動における効率的なデータ検索を実現するために、Relational Database(RDB)をベースとしたデータ収集系の開発を開始した。LIPAc用DACの設計方針として、RDBとしてはPostgreSQLを用い、データ収集能力の確保、及び、データ増加時の対応を考慮し、データ収集用RDB複数台でデータ収集系を構築することとした。また、検索用PCを1台設置し、このPCを介してのみユーザはデータ検索可能とすることで、複数台のデータ収集用RDBがユーザからは1つのRDBとして扱うことを可能とすることとした。本件では、この方針のもと開発を進めている、LIPAc用データ収集系の開発状況を報告する。

論文

Various methods to measure the betatron tune of the synchrotron

畠山 衆一郎

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.843 - 845, 2012/05

一般的にシンクロトロンではバンチしたビームがリングを一周する間の横方向の振動数(通常ベータトロンチューン又は単にチューンと呼ばれる)は、加速器の不安定性を避けるための基本的な制御項目の一つである。このレポートではビームの不安定性への影響について言及されないが、バンチごとの横方向のビーム位置からベータトロンチューンを測定するためのさまざまな方法に焦点を当てる。以下の項目が提示される、(1)特定の場所での時間領域のビームの位置の最小二乗フィッティング。(2)特定の場所におけるビーム位置を周波数領域に変換しその分布のピークサーチを行う。(3)特定の場所におけるビーム位置の位相空間解析を行う。(4)リングの軌道上の多くの場所のビーム位置を正規化座標にして周波数ドメインの解析を行う。実際の加速器への適用については、J- PARC(大強度陽子加速器施設)のデータを示す。

論文

Observation of 2-component bunched beam signal with laser cooling

想田 光*; 中尾 政夫*; 野田 章*; 頓宮 拓*; 伊藤 清一*; 岡本 宏巳*; 百合 庸介; 神保 光一*; Grieser, M.*; He, Z.*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.397 - 399, 2012/05

The longitudinal temperature of 40 keV $$^{24}$$Mg$$^+$$ beams was measured through bunch length measurement during laser cooling at S-LSR. The bunch length was measured as time-domain signals from a pair of parallel-plate electrostatic pickups. Injected non-cooled beams gave a bunch length of 2.5 m and cooled beams had two components of broad and sharp distributions. The broad distribution had a longitudinal length of 2.2 m, which is close to that of the initial beam. The length of the sharp distribution shrunk to 0.25 m and is expected as a cooled part. The capture efficiency of cooling, which represents the ratio of particle numbers of the cooled part and the total particle number, varied with laser detuning. With a scanning range of 2 GHz, it was improved from 66% to 92%, while the bunch became longer by 10% with scanning. A new scheme for improving the capture efficiency will be applied to attain a strong signal from a low-current low-temperature beam.

論文

Challenge for more efficient transverse laser cooling for beam crystallization

野田 章*; 中尾 政夫*; 想田 光*; 頓宮 拓*; 伊藤 清一*; 岡本 宏巳*; 大崎 一哉*; 百合 庸介; 神保 光一*; Grieser, M.*; et al.

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.394 - 396, 2012/05

Mg ion beams have been successfully laser-cooled both in longitudinal and transverse directions at S-LSR in ICR, Kyoto University. The cooling rate, however, is not strong enough to realize a crystalline beam due to heating from intra-beam scattering (IBS). Reduction of the beam intensity is inevitable to suppress this IBS effect, which, however, had resulted in poor S/N ratio for observation of the transverse beam size. We, therefore, describe a new beam-scraping scheme: The scheme selects out ions in the distribution tail of the transverse phase space, keeping the beam density in the core part by simultaneous application of multi-dimensional laser cooling and beam scraping. The strategy to realize the scheme effectively has been searched by combination of the beam experiments and computer simulations.

論文

High flux laser-Compton scattered $$gamma$$-ray source by compressed Nd:YAG laser pulse

大東 出; 神門 正城; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 静間 俊行; 早川 岳人; 羽島 良一; 大垣 英明*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.4124 - 4126, 2012/05

原子力機構と京都大学では核テロ防止を目的とした、貨物コンテナ中に隠された核物質の非破壊検知システムの開発を行っている。このシステムでは核物質の共鳴準位に合わせたエネルギーを持つレーザーコンプトン散乱(LCS)による単色$$gamma$$線を用い、コンテナ中に隠された核物質からのNuclear Resonant Fluorescenceからの$$gamma$$線を計測することにより、核物質の同位体の同定を行うことを可能とする。核物質検知に必要とされる$$gamma$$線量は毎秒3$$times$$10$$^{5}$$個程度と見積もられ、これは既に行われた原子力機構のマイクロトロンにおけるLCS-$$gamma$$線収量の100倍に相当する。必要とされる線量を達成するため、LCSに用いるNd:YAGレーザーのパルス幅(10ns)を誘導ブリユアン散乱(SBS)により200ps程度まで圧縮し、レーザー強度を上げることにより、$$gamma$$線収量の増強を図る。パルス圧縮されたNd:YAGレーザーと原子力機構マイクロトロン加速器からの150MeV電子ビームとを用い、400keVのLSC-$$gamma$$線の発生実験を行った。レーザーパルス圧縮と$$gamma$$線発生の実験結果について報告する。

論文

Focusing charged particle beams using multipole magnets in a beam transport line

百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 石堀 郁夫; 奥村 進

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.1062 - 1064, 2012/05

The intensity distribution of a charged-particle beam is transformed by applying the nonlinear focusing force of a multipole magnet. The transformation of the transverse intensity distribution due to the second-order sextupole and third-order octupole focusing force in the beam transport line is explored. As a measure of the distribution transformation induced by the multipole magnets, the beam centroid displacement and the change of the beam size have been analytically derived using the distribution function of the beam. It is numerically verified how the transverse distribution of the beam is transformed by the multipole magnets. As an application of the distribution transformation by nonlinear focusing, a uniform beam can be formed from a Gaussian beam using multipole magnets. The current status and future plan will be shown on the experiment of the uniform-beam formation at the cyclotron facility in Japan Atomic Energy Agency.

論文

Simulation of controlled longitudinal emittance blow-up in J-PARC RCS

山本 昌亘; 野村 昌弘; Schnase, A.; 島田 太平; 田村 文彦; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 高木 昭*; et al.

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.2952 - 2954, 2012/05

J-PARC RCSにおいては、大強度ビームをMRへ供給している。加速器の安全運転を継続するためには、MRの入射におけるビーム損失を避けることが重要であり、そのためには、RCSの取り出しにおける縦方向エミッタンスを最適化しなければならない。RCSとMRの間で縦方向エミッタンスの形を一致させるためには、RCSの加速過程において縦方向エミッタンスを増大させるのが望ましい。われわれは、RCSにおいて縦方向エミッタンスの増大に関する粒子トラッキング数値計算を行い、加速器のビームロスの抑制に有効な手法があることを見いだした。

論文

RF feedforward system for beam loading compensation in the J-PARC MR

田村 文彦; 山本 昌亘; Schnase, A.; 吉井 正人*; 大森 千広*; 野村 昌弘; 戸田 信*; 島田 太平; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3924 - 3926, 2012/05

J-PARC MRでの大強度陽子ビームの加速のために、ビームローディング補償は重要である。MRのMA空胴の$$Q$$値は約20であり、ウェーク電圧は加速ハーモニック($$h$$=9)だけでなく、隣接するハーモニクス($$h$$=8, 10)も含む。J-PARC MRでは、ビームローディング補償のためにJ-PARC RCS同様にRFフィードフォワード法を採用している。この発表では、フィードフォワードシステムの詳細及びビーム運転の結果について紹介する。

論文

Comparison of the residual doses before and after resumption of user operation in J-PARC RCS

山本 風海; 林 直樹; 發知 英明; Saha, P. K.; 原田 寛之; 吉本 政弘; 金正 倫計; 佐伯 理生二; 畠山 衆一郎; 加藤 新一*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3901 - 3903, 2012/05

J-PARCの加速器及び実験施設は、2011年3月11日の東日本大震災により大きな被害を受けた。しかしながら、施設の復旧を急ぎ2012年の12月からビーム運転を再開した。運転再開後のビーム試験の結果から、J-PARC RCS入射部付近における運転時のビームロスとそれにより発生する残留線量が震災前の10%程度まで低減できていることがわかった。これは復旧作業と並行して設計,製作し、新たに設置したコリメータがロスを局所化しているためである。また、入射部以外のロスと線量の分布は震災前と変わらず低く保たれていることもわかった。現在、J-PARC RCSは震災前と変わらないビーム強度で中性子ユーザー及び50GeVメインリングにビームを供給している。

論文

Status of the vacuum system in J-PARC RCS

神谷 潤一郎; 荻原 徳男; 西川 雅章; 引地 裕輔; 柳橋 亨; 金正 倫計

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.2522 - 2524, 2012/05

加速器において、ビームと真空の相互作用はビームラインの圧力上昇という形で観測される。J-PARC 3GeVシンクロトロンでは、ビームパワー300kWというかつてない大強度ビーム運転を行い、陽子ビームと真空の相互作用が観測され始めている。これまで、圧力上昇の原因は、(1)高エネルギービームによる真空壁表面からの気体の脱離、(2)残留ガスがビームとの散乱により作られるイオン(or電子)による真空壁表面からの気体の脱離、(3)化学反応による真空壁表面からの気体の脱離、等が考えられてきた。今回の報告では、ビームロスとの相関,長期ビーム運転による圧力上昇の変化等を調べることでこれらの原因を探ることを目的とする。また、2011年3月の東日本大震災時の真空システムの挙動,被害状況,復旧方法、その後の真空システム状況についても合わせて報告する。

論文

Status of injection energy upgrade for J-PARC RCS

林 直樹; 原田 寛之; 發知 英明; 神谷 潤一郎; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 谷 教夫; 山本 風海; 山本 昌亘; et al.

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3921 - 3923, 2012/05

J-PARC RCSの入射エネルギーを181から400MeVに増強する計画は、2013年に予定されており、これに向けさまざまな準備を進めている。パルス電磁石電源の一部は、既に電流定格の大きな電源に置き換え、問題なく運転に使用している。他方、IGBTチョッパ方式からスイッチングノイズの小さいコンデンサバンク方式の新型電源の変更のため開発を行っている。追加の電磁石系は、入射エネルギー増強後もセンター入射と、ビーム行き先別にペイント領域の切り替えを可能にする。出射部の漏れ磁場追加対策は、ビーム輸送系電磁石からの影響の完全除去から始める。補正四極電磁石系は、まず入射バンプ電磁石による$$beta$$関数補正のために設計製作する。リング中に2台あるプロファイルモニタは、位置の系統誤差を修正する改造を行うとともに色収差のない場所での測定のため、3台目を導入する。将来のビーム不安定性の要因となるキッカーのインピーダンス対策には、高逆耐電圧特性があり、かつ、低い順電圧でも機能するダイオード開発が必要である。それを使ったビーム試験でインピーダンス低減を示すデータを得た。

論文

Operation and current status of injection, extraction, kicker magnet and the power supply for J-PARC 3 GeV RCS

渡辺 真朗; 林 直樹; 菖蒲田 義博; 菅沼 和明; 高柳 智弘; 富樫 智人; 外山 毅*

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3629 - 3631, 2012/05

JPARC 3GeV RCSは安定運転が要求されるが、繰り返し25ppsの24時間運転開始直後はキッカー電源のサイラトロンの不安定動作による多くのトラブルが生じた。だが、2010年10月には不具合が改善した。2011年3月11日の東日本大震災後に入出射電磁石・電源・ケーブル・バスダクトの健全性を確認した。測定・確認をした結果、特に不具合はなかった。今後RCSはビームパワー1MWを達成させる必要がある。キッカーのインピーダンスはその他のインピーダンス源のなかで一番大きい。われわれは電源に抵抗と新規開発したダイオードを接続することでインピーダンスを下げ、誘起電圧が減少することが確認できた。これにより、加速器を安定に運転することが可能となった。

論文

Status of the J-PARC 3 GeV RCS

金正 倫計

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.3927 - 3929, 2012/05

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3GeVシンクロトロン(RCS)は先の東日本大震災で多大な被害を受けた。RCSは2008年の利用運転開始から順調にビーム強度を増加させ、震災当日は、主リング(MR)に300kW相当、物質生命科学実験施設(MLF)には220kWのビームを供給していた。震災後復旧作業を順調に実施し、2011年12月17日にはRCSでビーム試験が可能となった。22日には震災前と同じ強度のビームをMLFへ取り出した。震災後再稼働までの間、復旧作業のみならず、改造も行い、さらに安定でビームロスの少ない運転が可能となった。さらに、復旧作業のみならず、性能向上のための作業を実施した。特に、入射部にコリメータを設置し、ビームロスを1桁低減させた。また、420kW相当の試験運転にも成功した。

論文

Effect of the 2011 Great East Japan Earthquake in the injection and extraction of the J-PARC 3-GeV RCS

Saha, P. K.; 發知 英明; 原田 寛之; 谷 教夫; 吉本 政弘; 明午 伸一郎

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.490 - 492, 2012/05

The effect of the alignment errors caused by the 2011 earthquake in the RCS injection and extraction was estimated in the present simulation. It was found that the nominal beam injection and extraction would possible by optimizing corresponding magnet parameters within their margins so as to restore the user operation as scheduled as well as to fix the RCS realignment schedule in 2013. The post earthquake beam commissioning results were found to be consistent with expectation and thus the RCS user operation was resumed without any problem as expected.

論文

Development of the beam halo monitor in the J-PARC 3-GeV RCS

吉本 政弘; 山本 風海; Saha, P. K.; 明午 伸一郎; 發知 英明; 林 直樹; 岡部 晃大; 金正 倫計

Proceedings of 3rd International Particle Accelerator Conference (IPAC '12) (Internet), p.2122 - 2124, 2012/05

横方向のビームハローは大強度加速器の性能を制限する重要なパラメータの一つである。それゆえにJ-PARC 3GeV RCSのビーム強度を増強するために、横方向のビームハロー測定が必要となる。加速器運転中にビームハローを測定するために、アルミ製板型電極を水平及び垂直方向にスキャンするタイプのハローモニタをビーム取出しラインに設置している。しかし、残留する2次電子のためにハロー測定が困難になっている。そこで、本モニターの使用上の課題とその対策について報告する。

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