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羽島 良一; 沢村 勝; 久保 毅幸*; 佐伯 学行*; Cenni, E.*; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2902 - 2904, 2015/06
レーザーコンプトン散乱X線源のための超伝導スポーク空洞の研究開発が、文部科学省の研究プログラムとして採択された。2013年度から5年間のプログラムでは、325MHz超伝導スポーク空洞の設計、製作、性能測定を実施する予定である。本論文では、電磁場解析、応力解析の結果を反映した空洞形状の最適化、プレス加工のための金型設計などについて報告する。
百合 庸介; 湯山 貴裕; 石坂 知久; 吉田 健一; 石堀 郁夫; 奥村 進
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.236 - 238, 2015/06
A formation/irradiation technique of large-area uniform ion beams based on nonlinear focusing of multipole magnets has been developed for advanced research and efficient industrial applications at the AVF cyclotron facility of TIARA. The procedure of the uniform-beam formation is established as follows: First, an ion beam extracted from the cyclotron is multiply scattered with a self-supporting thin foil to smooth out the transverse beam intensity distribution into a Gaussian-like one, which is prerequisite to the formation of a highly uniform ion beam. Then, the tail of the distribution is folded into the inside by the nonlinear force of octupole magnets and the distribution is made uniform on a target. We have realized various uniform beams (over 100 cm
in area) of H, C, Ar, and Xe ions with a typical uniformity below 10%. Such large-area uniform beams enabled the suppression of local target heating and efficient low-fluence irradiation, and are applied to a radiation degradation test of space-use solar cells and a study on functional materials to date.
stripping at 400 MeVSaha, P. K.; 原田 寛之; 金正 倫計; 丸田 朋史*; 岡部 晃大; 吉本 政弘; 入江 吉郎*; Gorlov, T.*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.3795 - 3797, 2015/06
Laser-assisted H stripping at the RCS injection energy of 400 MeV is studied. RCS has a capability to achieve further more than the design beam power of 1 MW but lifetime of the stripper foil may be one of the most concerning issue for operation. The present work has been done in the same framework as in the ongoing project for 1 GeV beam at the Spallation neutron Source (SNS) in Oak Ridge and it gives a set of optimum parameters in order to carry out a proof-of-principle (POP) experiment first at 400 MeV. The simulated transverse and longitudinal beam parameters can be adjusted to fit with laser pulse but a laser of 1 MW peak power with wavelength of around 230 nm is required in order to obtain a stripping efficiency of about 95%. A high power laser system is thus a real challenge at this stage.
近藤 恭弘; 長谷川 和男; 大谷 将士*; 三部 勉*; 齊藤 直人; 北村 遼*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.3801 - 3803, 2015/06
J-PARCにおいて、新しいミュオンg-2実験が計画されている。この実験では、超低温ミュオンを生成し、線形加速器によって再加速する。このミュオンリニアックの初段の加速構造として、RFQが用いられる。初期の加速試験において、J-PARCリニアックの予備機として製作されたRFQ(RFQ II)を用いる予定である。この論文では、RFQ IIを用いた、ミュオン加速のシミュレーション研究について述べる。シミュレーションによって得られた超低温ミュオンの分布を用いて、RFQ IIで加速した場合の透過率やエミッタンスについてシミュレーションを行った。また、初期の加速試験に用いる、アルミニウムのデグレーダからのミュオニウムを加速した場合のシミュレーションについても述べる。最後に、ミュオン専用のRFQの初期のデザインについて述べる。
大谷 将士*; 三部 勉*; 深尾 祥紀*; 齊藤 直人; 吉田 光宏*; 北村 遼*; 近藤 恭弘; 岩下 芳久*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2541 - 2544, 2015/06
加速器によるミュオンの加速は、これまでに経験のないものである。これにより、ミュオンの異常磁気能率を0.1ppm、電気双極子モーメントを10
e
cmの精度で測定し、素粒子の標準模型を超える物理を探索することが可能となる。我々は、ミュオン加速専用のリニアックを開発中であり、低速負ミュオンを用いた加速試験を行う予定である。この論文では、このミュオンリニアックの開発状況を述べる。まず、ミュオン
-2測定実験の概要を述べ、つぎにミュオンリニアックの全容について述べる。さらに、開発中の中速部用ディスクアンドワッシャ型加速空洞の設計について紹介し、最後に、負ミュオニウムを用いた高周波四重極リニアックの加速試験の準備状況について述べる。
發知 英明
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.1346 - 1348, 2015/06
RCSは、2014年10月より、1MW設計運転の実現を目指した最終段階のビーム調整を開始し、2015年1月に1MWのビーム加速を達成した。RCSのような大強度陽子加速器では、ビーム損失により生じる機器の放射化が出力強度を制限する最大の要因となるため、ビーム損失の低減が1MW設計連続運転を実現するための重要な研究課題となる。2015年1月のビーム試験では、入射ビームの分布形状やペイント入射法の最適化により、空間電荷由来のビーム損失をほぼ最小化することに成功した。また、2015年4月のビーム試験では、新規導入した補正四極電磁石を用いて入射過程におけるベータ関数の変調を補正することにより、ペイント範囲の拡幅を実現し、ビーム損失を許容範囲内にまで低減させることに成功した。本会議では、ビーム増強過程で我々が直面したビーム損失の発生メカニズムやその低減策について報告する。
神谷 潤一郎; 荻原 徳男; 引地 裕輔; 金正 倫計; 三木 信晴*; 柳橋 亨*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2911 - 2913, 2015/06
RCSキッカー電磁石はフェライト及びアルミ電極板等で構成されている。フェライトは多孔質の材料であり放出ガスが多く、アルミ電極板は超高真空対応の表面処理を行っているが、表面積が大きいので全放出ガス量が無視できない。このようなキッカー電磁石からの放出ガスはビームライン圧力の悪化に直結する。よって加速器を安定に運転するためには、キッカー電磁石の脱ガスを行うことが必須である。これまでわれわれは真空容器中の構造物を脱ガスする新しい方法として、ヒーターを真空容器内部へ導入し、熱源と真空容器の間を熱遮蔽することで、熱流量を構造物へ向けて構造物を昇温するという手法の研究開発を行ってきた。この手法を用いれば、真空容器を熱膨張させずに内部構造物を脱ガスできるため、キッカー電磁石をビームラインに設置された状態で(すなわちin-situで)昇温し、放出ガスを低減することが可能である。課題は保守性の良いヒーターの設計であった。今回、グラファイトをヒーター材料に選定することで、ポートから脱着できるようヒーターを小型化した。発表において、本ヒーターの設計思想について報告する。また、本ヒーターを用いて昇温試験及び脱ガス試験を行い、良好な温度分布を得、結果として放出ガスの低減に成功したので報告する。
菖蒲田 義博; 原田 寛之; 發知 英明
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.255 - 257, 2015/06
J-PARCのRCSでは、2015年1月に空間電荷効果やクロマティシティの効果、およびチューンの適切な選択によって、1MW相当のビームを達成した。これらのパラメータが適切でないと、ビームが不安定になることが測定で分かっているが、その主原因をキッカーのインピーダンスと考えるとその振る舞いはおよそ理解できる。しかし、最近、ある特定のチューンを選ぶと、それだけでは理解できない強いビームの不安定性が起きることが確認された。そのビーム不安定性の特徴は、300kWという比較的弱いビームで、しかも、クロマテシティをわずか1/4補正しただけで、ビームの速度が非相対論的なエネルギー領域でおきるということである。その原因を特定するために、J-PARCのRCSのインピーダンス源の見直しを始めた。一般に、キッカー以外のインピーダンス源として、高いと考えられるものは、RF空洞のインピーダンスなので、今回は、RF空洞の横方向のインピーダンスを測定することにした。測定方法はワイヤー法で、測定精度のシステマテックエラーを減らすために、縦方向インピーダンスのワイヤーの位置依存性を使って、求めることにした。この測定結果を利用して、マイクロウェーブインスタビリティがおきる条件を調べたところ、300kWのビームを加速させるには、十分な安定領域があることが確認できた。今後、この新たなビーム不安定性の原因を特定するには、さらに詳細なJ-PARCのRCSのインピーダンス源の調査が必要である。
高柳 智弘; 林 直樹; 植野 智晶*; 堀野 光喜; 岡部 晃大; 金正 倫計; 入江 吉郎*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2908 - 2910, 2015/06
J-PARC 3GeV RCSのビーム入射システムにおけるシフトバンプ電磁石用の新しい電源を開発し製作した。新しい電源は、LINACの入射ビームエネルギーが181MeVから400MeVへとアップグレードをするのに合わせ、現在の2倍以上の電源容量が必要になる。さらに、電磁石のセラミックダクトを覆うRFシールドのループコイルのインダクタンスと励磁場の共振によるビームロスを防ぐために、電流リップルノイズの低減が要求される。そこで、新しい電源の主回路方式に、これまでのIGBTの半導体スイッチを利用したチョッパ方式から、コンデンサの充放電を利用した転流方式を新たに採用することにした。コンデンサ転流方式は、台形波形(バンプ波形)を出力する際に、常時スイッチングを行うチョッパ方式と異なり、原理的にはバンプ波形の分岐点での3回のスイッチ操作で形成が可能である。出力試験の結果、スイッチングに起因するリプル電流の発生が大幅に低減されたことを確認した。さらに、バンプ電磁石に起因するビームロスが低減し、RCSの所期性能である1MW相当のビーム加速に成功した。本論文では、転流方式を採用した新シフトバンプ電源の特性について述べる。
Artikova, S.; 近藤 恭弘; 森下 卓俊
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.251 - 254, 2015/06
An intensity upgrade of J-PARC included the installation of a new IS and a RFQ which to be used at first stage of acceleration. The linac is divided into 2 sections on the basis of operating frequencies and 3 sections on the basis of family of RF cavities to be used for the acceleration of 50 mA H beam from 50 keV to 400 MeV. Low energy part of linac consists of an IS, a 2-solenoid beam transport and RFQ. The transition from one section to another can limit the acceptance of the linac if these are not matched properly in both longitudinal and transverse plane. We have calculated the acceptance of the RFQ at zero current, then a particle tracking technique is employed to study the space charge effects in LEBT of the J-PARC linac after the intensity upgrade in order to match the beam to the RFQ. Also, RFQ tank level and intervene voltage calibration factor is determined by comparing the simulation results of the beam transmission with the test measurement of tank level vs. transmission.
吉本 政弘; 原田 寛之; 發知 英明; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 金正 倫計
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.944 - 946, 2015/06
J-PARCリニアックのビームエネルギー及びビーム電流のアップグレード完了を受けて、RCSにおける設計ビーム強度1MWのビーム調整を開始した。1MWビーム出力運転を実現するためには、リニアックからの入射ビーム調整が重要な項目の一つである。リニアックビームの縦方向エミッタンスを調整を目的とし、RCSに入射した直後に縦方向トモグラフィー法を用いて入射ビームの運動量広がりを計測した。我々が開発した縦方向トモグラフィー法のツールは、CBP法を用いたシンプルなアルゴリズムが特徴で、元々はRCSビーム蓄積モード用に開発したものである。今回、我々は加速モードでも使えるように改良を行った。リニアックのデバンチャー2のタンクレベルを調整することで、運動量広がりが0.06%から0.15%まで変化することが測定でき、分布形状の変化もシミュレーションとよく一致することが確認できた。
金正 倫計
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.3798 - 3800, 2015/06
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、物質生命科学実験施設(MLF)、及び50GeVシンクロトロン(MR)でのユーザー運転のために、ビーム運転を実施している。ビーム強度をこれまで徐々に増強し、2015年3月から400kW、4月から500kWでの安定運転を行っている。大強度ビーム試験も実施し、2015年1月10日に、設計値である1MW相当の粒子加速器に成功した。この実験では、1MWでの安定運転に関する課題も明らかにすることができた。これら、RCSの現状について報告する。
永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 荒木 栄*; 本田 洋介*; 小菅 淳*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.1607 - 1609, 2015/06
コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度、エネルギー可変、単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERL回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー、レーザー波長、衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18deg.である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm
のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。
久保 毅幸*; 佐伯 学行*; Cenni, E.*; 岩下 芳久*; 頓宮 拓*; 羽島 良一; 沢村 勝
Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.2892 - 2894, 2015/06
レーザーコンプトン散乱を用いたコンパクトで産業利用可能なX線源を実現するために、4Kで運転できる325MHzの超伝導スポーク空洞の開発を行っている。空洞形状の最適化はほぼ終わったが、現在マルチパクターの評価計算を行っている。シミュレーションと解析の結果について報告する。
