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横田 渉; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 上松 敬; 宇野 定則; 千葉 敦也; et al.
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.22 - 24, 2008/08
高崎量子応用研究所のTIARAは4基の加速器を擁し、広範囲のイオン種・エネルギーのビームをさまざまな材料開発及びバイオ技術開発に供している。各加速器の運転状況,ビーム利用の研究分野の概要を報告するとともに、多様で高度な照射のために行われているマイクロビーム形成,クラスターイオン加速に関する加速器技術開発を中心に現状を報告する。
西森 信行; 永井 良治; 飯島 北斗; 羽島 良一; 沢村 勝; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.595 - 597, 2008/00
エネルギー回収型リニアック(ERL)による次世代放射光源のための電子銃開発を行っている。平均電流10
100mA,規格化エミッタンス0.11mm-mradの高輝度高電流電子ビーム生成を最終目標とし、NEA半導体を光陰極としたDC電子銃のプロトタイプを開発中である。エネルギー250keV,バンチ電荷77pC,バンチ長20ps FWHM,繰り返し周波数83.3MHzの電子ビーム生成を当面の目標に据えている。この電子ミクロバンチ長測定のため、偏向空洞とスクリーン(又はスリット)を用いたビーム診断システムの開発を行っている。偏向空洞は499.8MHzの同軸型である。250keVの電子ビームを
3.5keVキックするのに(14mrad)必要なRFパワーの計算値は185Wで、手持ちの400W RF電源の範囲内である。400WのRF投入テストを行ったところ、チューナーと内軸導体の距離が近すぎて、RFが安定にかからないことがわかった。チューナーを遠ざけるための空洞の加工を予定している。開発状況について報告する。
小林 鉄也; 穴見 昌三*; 道園 真一郎*; Fang, Z.*; 鈴木 浩幸; 山口 誠哉*; 千代 悦司
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.488 - 490, 2008/00
J-PARCリニアックのLLRFでは、ビーム負荷補償のためのフィードフォーワード(FF)制御パラメータをパルスごとに(繰り返し25Hz又は50Hzで)切り替わる機能を新たに追加した。本システムでは加速電界制御のためFPGAを用いたデジタルフィードバック(FB)制御を行い、またビームローディングに対してはマクロビームパルス立ち上がり/立ち下がりはFB制御だけでは追いつかないためFF制御を組合せている。その結果、ピーク電流30mAのビーム加速において、位相,振幅それぞれ(要求1度/1%以内に対し)0.2度,0.2%の安定性を達成している。ここでFF制御の位相・振幅はビーム電流に対して最適に設定することが重要である。一方J-PARCでは、リニアック後段の3GeVリングが「物質・生命科学実験施設」及び50GeVリングのどちらにビームを振り分けるかによって、リニアックのビーム電流(正確には中間パルスのデューティ)が変わるため、それぞれのビームの振り分けごとにFFの位相・振幅が切り替わる必要がある。そこでJ-PARCのタイミングシステムを利用し、別途入力するゲート幅に対応したプリセット値で切り換わる仕組みをFPGAプログラムに追加した。
山崎 正義; 千代 悦司; 小林 鉄也; 堀 利彦; 鈴木 浩幸; 穴見 昌三*; 川村 真人*; 福井 佑治*; 南茂 今朝雄*; Fang, Z.*; et al.
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.485 - 487, 2008/00
大強度陽子加速器施設(J-PARC)のリニアックでは、2006年10月より高周波源の運転を開始している。ここ1年間の高周波源運転は、RCS,MLF及びMRのビームコミッショニングに対応して継続的に実施している。2007年9月から2008年6月末までにRUN#9-RUN#17の運転を9回(1週間4週間の連続)行った。高周波源の運転時間は累計で6000時間(LV-ON)を超え、2007年9月からは3000時間に達する。ビームコミッショニング時の高周波源運転状況は、繰り返し25Hz,RF幅650
s,出力1.4MW(max)で行い、初期(装置立ち上げ時)のトラブルもほぼ改善され、低電力RF制御(LLRF)等のシステム充実により大きな不具合もなくおおむね順調である。メンテナンスは、ビームコミッショニング休止時の1,2週間と空洞コンディショニング時に実施している。今回はおもにクライストロン用直流高圧電源関連の機器についてメンテナンスを行い、ダウンタイムの低減に努めた。本発表では、これらの高周波源の運転状態と実施したメンテナンスについて報告する。
飯島 北斗; 永井 良治; 西森 信行; 羽島 良一
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.604 - 606, 2008/00
周波数分解光ゲート法(FROG)による中赤外領域FELの計測結果とシミュレーションとの比較を報告する。FELの計測はJAEA ERL-FELからの波長22mの光パルスに対して、完全同期長の条件で行った。計測されたパルスの時間幅は0.6ps,周波数幅は4.6THzであった。シミュレーションではそれぞれ、0.5ps,4.4THzで両者は誤差の範囲で一致した。また、周波数領域における位相の三次関数に従う変化をしていた。これはFELに特徴的なチャープであり、分散材質によるものではなく電子ビームとFELアンジュレーターに依存する自己チャープであることが実験的に確認できた。
羽島 良一; 永井 良治; 飯島 北斗; 西森 信行; 本田 洋介*; 武藤 俊哉*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.607 - 609, 2008/00
エネルギー回収型リニアック(ERL)による次世代放射光源のための電子銃開発の現状を報告する。ERL型X線放射光源の要求である、平均電流10100mA、規格化エミッタンス0.11mm-mradを満たす電子銃として、NEA半導体を光陰極とするDC電子銃を提案し、試験装置として250kV-50mA電子銃の開発を進めている。これまでに高電圧発生装置,電子銃本体,カソード調製槽,エミッタンス補償用ソレノイド磁石などの設計と製作を完了し、NEA表面の作成(GaAs表面へのCsとO
の添付),光電子発生,ビーム引き出しに成功した。現在は、ビーム試験のためのエミッタンス測定用ダブルスリット,バンチ長測定用ディフレクティング空洞の製作と設置を進めると同時に、実機用の500kV電子銃の設計に着手している。
沢村 勝; 梅森 健成*; 古屋 貴章*; 坂中 章悟*; 高橋 毅*; 阪井 寛志*; 篠江 憲治*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.610 - 612, 2008/00
エネルギー回収型リニアック(ERL)の主加速器部における高調波モード(HOM)対策はBeam Breakup(BBU)等を抑制し、加速電流のしきい値を増やして、安定に加速するために重要である。われわれのHOM対策は、(1)大口径ビームパイプの採用,(2)新しい空洞形状の最適化,(3)偏心フルートの採用である。空洞計算により良好なHOM性能を得ることができたが、実際の空洞性能及び問題点を検証するために、2種類の単セル空洞と1つの9セル空洞を製作した。2つの単セル空洞に関しては表面処理を行ったのち、2K温度での縦測定を行い良好な結果が得られた。また9セル空洞に関しては現在表面処理を行っており、9月頃に空洞性能を調べるための縦測定を行う予定である。
森下 卓俊
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.81 - 83, 2008/00
J-PARCリニアックでは2006年11月よりビーム調整試験を開始した。2007年夏の休止期間の後に、リニアックで加速したビームを後に続くRCS加速器に導くことに成功した。それ以後、ビーム調整試験は9回のサイクルを完了し、そこではリニアックからRCSへの安定したビーム供給に重点が置かれた。またこの期間、イオン源や高周波加速装置は着実にその安定度を増している。本件では、J-PARCリニアックにおけるビーム調整試験の進捗と経験をまとめる。さらに今後の高出力運転に向けたデモンストレーションの結果、及び残留放射線の状況について報告する。
坂中 章悟*; 小林 幸則*; 佐藤 康太郎*; 春日 俊夫*; 河田 洋*; 羽島 良一; 中村 典雄*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.225 - 227, 2008/00
エネルギー回収型リニアックによる次世代放射光源の実現を目指したプロジェクトが国内複数機関の協力のもと実施されている。本報告では、要素技術開発の現状,設計研究の成果などを述べる。
杉本 寛*; 岡本 宏巳*; Wei, J.*; 百合 庸介; Sessler, A. M.*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.436 - 438, 2008/00
加速器中のビームを冷却すると、ビームは最終的にクーロン結晶状態になると予見されている。そのエミッタンスはゼロであり、高エネルギー衝突実験に利用すれば非常に大きなルミノシティが期待される。ビームを結晶化させるためには、ベータトロン振動数
とラティスの超周期数
は
を満たしている必要がある。また、結晶化したビームを安定に周回させるためにはビームエネルギー
はトランジションエネルギー
を超えてはならない。本研究ではとが大きい蓄積リングを想定し、結晶化ビームの安定性とビームのエネルギーの関係を理論及び分子動力学シミュレーションにより検討した。その結果、がを超えると結晶は不安定になることがわかった。これはの増加に伴い結晶化ビームの感じる実効的な集束力が弱くなることが原因であると考えられる。ただし、比較的低密度のひも状結晶は
の場合にも安定に周回した。以上の結果から、高エネルギーの多次元結晶化ビームを安定に周回させるためには、ベータトロン振動数と超周期数が大きなリングが必要であることがわかった。
長谷川 豪志; 原 圭吾*; 野村 昌弘; 大森 千広*; Schnase, A.; 田村 文彦; 戸田 信*; 山本 昌亘; 吉井 正人*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.394 - 396, 2008/00
J-PARCシンクロトロンでは高加速勾配を達成するため金属磁性体コアを用いたRF空胴が開発されている。さらにMR RF空胴では、Q値を26とするためカットコアが使用されている。金属磁性体コアRF空胴やカットコア,カットコアギャップ間などの高次モードを明らかにするため電磁場計算を行った。この報告では、金属磁性体コアの計算方法やカットコアや金属磁性体コアの高次モード解析の結果について述べている。
植野 智晶; 高柳 智弘; 金正 倫計; 吉本 政弘; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.355 - 357, 2008/00
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3GeV RCSの入射用バンプ電磁石電源は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いた整流器とチョッパによる間接変換方式であり、任意な電流波形を励磁することができる。しかしながら、IGBTの高周波スイッチングノイズ(48kHz以上)が電源の制御系、及び、モニター系に大きな影響を及ぼす可能性がある。このノイズを除去するために、接地ラインをケーブルから銅板に変更するなどの対策を行った。結果、ノイズが飛躍的に減少し、電源の安定した運転が可能となった。
菊澤 信宏; 羽島 良一; 早川 岳人; 静間 俊行; 豊川 弘之*; 大垣 英明*; 峰原 英介
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.598 - 600, 2008/00
ERL型加速器の応用の一つとして、レーザーコンプトン線による放射性同位元素の検知技術を提案し、放射性廃棄物の処理処分への応用の可能性について研究している。この検出システムの概念設計のために、GEANT4に光核共鳴散乱(Nuclear Fluorescence Resonance:NRF)の拡張を行い、シミュレーションコードの開発を行っている。十分なシミュレーションを行うためには計算時間の短縮化が問題となったので、計算速度を向上させるためにMPI(Message Passing Interface)による並列化を行い、原子力機構のクラスタ計算機(Altix350:Intel Itanium2 1.6GHz
最大64CPU)にて実行できるよう移植した。ベンチマーク計算を行った結果、64CPUで45倍の高速化を実現した。本報では光核共鳴散乱コードの開発とシミュレーションコードによる同位体検出の原理検証について報告する予定である。
永井 良治; 沢村 勝; 羽島 良一; 西森 信行; 菊澤 信宏; 飯島 北斗
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.601 - 603, 2008/00
ケーブルでRFを分配するシステムではケーブルの電気長が温度,気圧などの周辺環境で変動してしまうが、高品位ビームの加速を行うにはこの変動を十分に小さくする必要がある。これまでは、ケーブル(同軸管)の温度,気圧を一定に保つことで変動が抑えられた。さらに、大きな加速器ではこの方法での電気長の安定化では不十分であり、光ファイバーを用いた補償システムが採用されている。しかし、RFの位相精度を要する中規模以下の加速器では光ファイバーを用いたRF分配システムは複雑で効率的ではない。そこで、RF信号だけで受動的にケーブル電気長の安定化を行う方法について提案する。実際のRF素子の特性に起因する誤差について検討し、この方法の実証試験の結果について報告する。
引地 裕輔; 荻原 徳男
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.343 - 345, 2008/00
J-PARC RCS真空システムにおいてビームラインを排気するためにイオンポンプとTMPを使用している。スクロールポンプをTMPのファアラインポンプとして用いている。このときTMPの背圧を監視するためにタングステンフィラメントを用いたピラニ真空計を採用している。この真空計を、スクロールポンプの到達圧力(110
Pa程度)で長時間使用すると、感度変化が起こることが判明した。そこで、実験室系で再現実験を行い、この感度変化がTMPの運転に与える影響を評価した結果、感度変化したピラニ真空計の指示値は、初期のものと比べ5Paから大気圧の間で、60%以内の誤差であるためTMPの背圧監視を行ううえでは、なんら支障がないことが明らかとなった。
Fang, Z.*; 穴見 昌三*; 道園 真一郎*; 山口 誠哉*; 小林 鉄也; 鈴木 浩幸
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.476 - 478, 2008/00
J-PARCリニアックでは、1つのクライストロンで2台の加速空洞に電力を供給する。加速電界の振幅,位相はFPGAを用いたデジタルFB制御システムによりコントロールされる。また空洞共振周波数も本システムのDSPによって自動制御される。本論文では、空洞共振点の決め方として3つの方法について議論する。最終的には空洞電力の減衰時に位相が変化しない点を共振がとれた状態と決めることにした。またRFパルス波形の減衰から、空洞離調度及びQ値を計算し、運転中リアルタイムでそれらをPLC制御パネルに表示できるようにした。
發知 英明; 金正 倫計
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.4 - 6, 2008/00
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、2007年9月よりビームコミッショニングを開始した。2008年2月末までに、加速器としての基本的なチューニングや基礎データの収集等を一通り実施し、本年5月よりMR(50GeV Main Ring)及びMLF(Material and Life Science Facility)へビーム供給を開始した。これまでに、52kW出力という実績を残せているが、今後は、ペイント入射試験を本格化し、ビーム出力の増強を目指す。われわれの当面の目標は、設計出力の1割に相当する100kW出力での安定運転を実現することである。
鈴木 浩幸; 千代 悦司; 小林 鉄也; 堀 利彦; 山崎 正義; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 川村 真人*; 福井 佑治*; Fang, Z.*
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.467 - 469, 2008/00
J-PARC Linacの低電力高周波のPLCは2006年10月より運用を開始し、その間数々の機能を付加し完成度を上げてきた。今回新たにPLC操作用のタッチパネルに2つの機能を追加した。一つはインターロック発生時の各種パラメーターや測定DATAを自動的にタッチパネル側のメモリ領域に保存する機能、もう一つはPLCのCPUがフリーズした場合PLC内部に直接アクセスしなくともタッチパネルの画面から原因が判別できるGUIの追加を行った。それによりインターロック発生時の機器の詳細なDATAが記録保存できるようになり、発生時の具体的な原因の究明が可能になった。2008年1月よりテスト的に運用を開始して現在評価中である。今回それらのことについて報告する。
平野 耕一郎; 青 寛幸; 森下 卓俊; 浅野 博之; 堀 利彦; 山崎 正義; 小林 鉄也; 久保田 親*; 山崎 良成
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.497 - 499, 2008/00
J-PARCリニアックでは、190MeVから400MeVまでの高エネルギー部にACS(Annular Coupled Structure)の加速空洞を用い、ビームエネルギーの増強を計画している。ビームラインには、2台のACSバンチャ空洞と21台のACSモジュールが設置される計画であり、現在、ACS空洞の開発を進めている。今回、高エネルギー加速部の最上流に設置される予定の第1番目のモジュール(
=0.56)を試作した。ACS空洞の大電力試験を実施し、共振周波数972MHz,入力電力1.8MW,パルス幅600s,繰り返し50Hzで、定格以上の平均加速電界4.5MV/m(設計4.3MV/m)が得られた。
神藤 勝啓; Vermare, C.*; 原見 太幹*; 杉本 昌義; Garin, P.*; 前原 直; 榊 泰直; 大平 茂; 奥村 義和; Mosnier, A.*; et al.
Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.255 - 258, 2008/00
During 6 years of IFMIF/EVEDA project since July 2007, design, construction, operation and maintenance of a prototype accelerator as an engineering validation activity and an accelerator engineering design activity for IFMIF including the interfaces with the Li loop target system and the material irradiation test facilities will be performed. The prototype accelerator consists of a 100 keV injector equipped with an ECR ion source, a radio-frequency quadrupole (RFQ) linac accelerating the beam up to 5 MeV, the first section of the superconducting drift tube linac (SC-DTL) accelerating the beam up to 9 MeV and subsystems. Most of the accelerator components are provided by European institutions (CEA/Saclay, CIEMAT, INFN/LNL etc.), while the RF couplers for the RFQ linac, the supervision of the accelerator control system and the accelerator prototype building constructed at Rokkasho BA site for the accelerator test and beam diagnosis are provided by JAEA. The R&D activities and the future schedule of the prototype accelerator of the IFMIF/EVEDA project will be presented.