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仲野谷 孝充; 吉本 政弘; Saha, P. K.; 竹田 修*; 佐伯 理生二*; 武藤 正義*
Proceedings of 20th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.937 - 941, 2023/11
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS: Rapid Cycling Synchrotron)では、前段加速器であるリニアックから入射した400MeVのH
ビームを荷電変換フォイルによりH
ビームに変換して、3GeVまで加速している。これまでRCSでは、HBCフォイル(Hybrid Boron mixed Carbon stripper foil)とカネカ社製のグラフェン薄膜(GTF: Graphene Thin Film)の2種類を荷電変換フォイルとして使用してきた。HBCフォイルとは100
g/cm
以上の厚い炭素フォイルを安定的に作製するために高エネルギー加速器研究機構(KEK)で開発された手法である。当初はKEKで作製されたフォイルを使用してきたが、2017年からは原子力機構でHBCフォイルの作製を開始し、以来これを使用している。近年、アーク蒸着法では作製が困難と言われてきた厚い純炭素フォイルの成膜に成功した。新たな試みとして、この純炭素フォイルを2023年3月からの利用運転で使用した。結果、HBCフォイルとGTFでは使用時間の経過とともに、荷電変換されずにビームダンプに廃棄されるビーム量の増加傾向が観察されたが、純炭素フォイルではこの傾向がなく、安定的に荷電変換が可能であった。本発表ではこれら3種類の荷電変換フォイルの使用状況について報告する。
仲野谷 孝充; 吉本 政弘; Saha, P. K.; 竹田 修*; 佐伯 理生二*; 武藤 正義*
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.629 - 633, 2023/01
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS: Rapid Cycling Synchrotron)では、前段加速器であるリニアックから入射した400MeVのHビームを荷電変換フォイルによりHビームに変換して、3GeVまで加速させている。RCSで主に使用している荷電変換フォイルは、少量のホウ素を炭素棒に添加し、これを電極としてアーク蒸着法により作製したHBCフォイル(Hybrid Boron mixed Carbon stripper foil)である。2017年から原子力機構でフォイルの内作を開始し、2018年以降これを利用運転で使用している。これまでのところフォイルを起因とする大きな問題は生じていない。一方でこの間、RCSのビームパワーは500kWから830kWへと段階的に上昇してきた。出力上昇に伴い、フォイルを支えているSiCファイバーの破断が顕著になってきた。SiCファイバーの破断はビームロスを増やしたり、フォイル回収時の汚染源となる可能性がある。この課題の対策としてより高強度な特性を持つSiCファイバーの使用やSiCファイバーパターンの変更などの対策を検討した。本発表では近年のJ-PARC利用運転でのフォイルの使用状況と課題とその対策ついて報告する。
山本 風海; 林 直樹; 岡部 晃大; 原田 寛之; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 畠山 衆一郎; 發知 英明; 橋本 義徳*; 外山 毅*
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.278 - 282, 2015/03
J-PARCの3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron, RCS)では300kWの出力で物質生命科学実験施設(MLF)およびメインリングへビームを供給してきた。2014年の夏季シャットダウン時に、1MW出力を目指してリニアックでイオン源およびRFQの入れ替えを行った。1MWで信頼性の高いビーム運転を行うためには、さらなるビームロスの低減が必要となる。また、ユーザにとってはビーム出力が上がった際のビームのクオリティも重要である。そのために、入射および出射ビームのハローの測定精度が上がるようモニタの開発を進めた。具体的には、入射ビームのハロー測定用にはバイブレーションワイヤモニタ(VWM)とリニアック-3GeVシンクロトロン輸送ライン上のスクレーパを利用するモニタ二種類の開発を行い、VWMに関しては原理実証を終え、スクレーパを利用するモニタに関しては既存のモニタと比較して一桁以上感度を向上することに成功した。出射ビームのハロー測定では、OTRモニタを用いてビーム中心部と比較して
の量のハローまで測定できるようになった。また、RCSからのビーム取り出し後に遅れて出る陽子がわずかでも存在すると、MLFで計画されているミュオン-電子転換過程探索試験DeeMeにおいてバックグラウンドの元となり、実験の精度が大きく低下する。このような陽子を測定する手法を開発し、予備試験によってその存在比がコアビームの
程度であり要求を満たすことを確認した。
金正 倫計
Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.3382 - 3384, 2014/07
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、先の東日本大震災の際機器が大きく移動した。これが原因で400kW以上のビームパワーでは、ビームロスが大きくなることが分かったため、機器の再アライメントを実施した。また、J-PARCでは1MW達成に向けて、リニアックのエネルギーを181MeVから400MeVに増強した。これに伴い、RCSでも400MeVのビームを受け入れ、3GeVまでの加速、取り出しに成功した。本条件で300kWのユーザー運転を実施している。大強度試験も併せて実施し、短時間ではあるが、560kW相当のビームを0.3%以下のロスでの運転に成功した。
神谷 潤一郎; 植野 智晶*; 高柳 智弘
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1362 - 1365, 2006/06
被引用回数：5 パーセンタイル：33.55(Engineering, Electrical & Electronic)キッカー電磁石はJ-PARC 3GeVシンクロトロンの出射用パルス電磁石である。それは、1MWのビームパワーの陽子ビームを蹴り出すために大口径を有している。それゆえ、負荷ケーブルとのインピーダンスミスマッチ、及び端部漏れ磁場が、磁場分布の精度に影響を及ぼす。われわれはシミュレーションと測定によりそれらの影響を分析し、磁場精度を改善することを行った。本論文ではそれらの研究結果を報告する。
高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 山崎 良成; 入江 吉郎; 木代 純逸; 酒井 泉*; 川久保 忠通*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1358 - 1361, 2006/06
被引用回数：16 パーセンタイル：60.93(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC 3-GeV RCSにおける入射バンプシステムは、水平シフトバンプ電磁石4台,水平ペイントバンプ電磁石4台,垂直ペイント電磁石2台で構成されている。本論文では、入射バンプシステムにおける電源,電磁石の設計について報告する。
高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 植野 智晶*; 山崎 良成; 入江 吉郎; 木代 純逸; 酒井 泉*; 川久保 忠通*; 唐司 茂樹*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1366 - 1369, 2006/06
被引用回数：8 パーセンタイル：43.78(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC 3-GeV RCSにおける入射システムは、4台の水平シフトバンプ電磁石を用いて、周回ビームと入射ビームを合流する。その水平シフトバンプ電磁石の設計を3次元磁場解析により行った。本論文では、その結果について報告する。
高柳 智弘; 入江 吉郎; 神谷 潤一郎; 渡辺 真朗; 渡辺 泰広; 植野 智晶*; 野田 文章*; Saha, P. K.; 酒井 泉*; 川久保 忠通*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.1048 - 1050, 2005/00
J-PARCにおける3-GeV RCSの入射システム用パルス電磁石の設計を行った。入射システムは、入射用バンプ軌道を形成する水平シフトバンプ電磁石4台、ペインティング入射に使用する水平ペイントバンプ電磁石4台、及び、垂直ペイント電磁石2台で成り立っている。入射エネルギーは400MeVで、ビームエネルギーは1MWに達する。運転は25Hzで行う。水平シフトバンプ電磁石の位置における入射ビーム,ペインティングビーム、及び、周回ビームを含むビームの通過エリアは、横388mm,縦242mmと非常に広範囲を占める。そのため、水平シフトバンプ電磁石は非常に大きなギャップを必要とし、また、ビームロスを小さくするために磁場精度が要求される。そこで、3次元磁場解析により、0.26Tの磁場で0.4%以下の有効磁場領域を達成し得る設計を行った。
高橋 博樹; 榊 泰直; 佐甲 博之; 吉川 博; 加藤 裕子*; 杉本 誠*; 川瀬 雅人*
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.233 - 235, 2004/08
3GeVRCSは、MLFと50GeVMRの両施設に、異なるパラメータのビームを送る。よって、施設ごとのビームを混在することなく監視を行うことが要求される。また、パラメータ変更等が、加速器を停止することなく連続運転中に行われることから、操作によるビームロスを可能な限り低減することが要求される。本報告では、これらの実現を目指す3GeVRCS制御システムの検討・設計等の現状について報告する。
川瀬 雅人*; 吉川 博; 榊 泰直; 高橋 博樹; 佐甲 博之; 神谷 潤一郎; 高柳 智弘; 本郷 礼二*
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.537 - 539, 2004/08
インターロック発生時などにおいては、上位制御系に対して、機器情報を可能な限り高速に上位制御系に情報を授受することが必要である。FA-M3を用いた機器においては、イベント通知機能を用いることで、これに対応することができる。今発表では、上位制御系との連携を考慮したイベント通知機能について、3Gev Kicker電磁石電源を例に説明する。
金正 倫計; 齊藤 芳男*; 壁谷 善三郎*; 田尻 桂介*; 中村 止*; 阿部 和彦*; 長山 毅俊*; 西澤 代治*; 荻原 徳男
Vacuum, 73(2), p.187 - 193, 2004/03
被引用回数：17 パーセンタイル：54.99(Materials Science, Multidisciplinary)J-PARC 3GeV-RCS用アルミナセラミックス真空ダクトの開発を行っている。このダクトは、四極電磁石用として使用される長さ約1.5m円形断面の円筒形状のものと、偏向電磁石用として使用される長さ約3.5mレーストラック形断面の15度湾曲した形状のものに大別される。これらダクトは、長さ0.5-0.8mのユニットダクトをメタライズ後ロウ付けにより必要な長さに成形される。このダクトの最大の特徴は、ビームが誘起する電磁波を遮蔽し、さらにビームが誘起する映像電流を円滑に流すために、ダクト表面に銅箔を電鋳により施している。また、内面には二次電子を抑制するために、TiNコーテイングを施してある。今回、開発に成功したので報告を行う。
金正 倫計; 荻原 徳男; 和田 薫*; 吉田 素朗*; 中安 龍夫*; 大和 幸郎*
Vacuum, 73(2), p.175 - 180, 2004/03
被引用回数：4 パーセンタイル：20.54(Materials Science, Multidisciplinary)J-PARC 3GeV-RCSで使用するための耐放射線性に優れたターボ分子ポンプの開発を行っている。ポンプの放射線ダメージを見るために、
線照射試験を実施した。これまで、約3.5MGy程度でゴム製真空シール部から漏れが発生することがわかった。また、ポンプに使用されている大半の部品は、7MGy以上の線量でも問題なく動作することがわかった。4月から真空シールにゴムを用いない新型のターボ分子ポンプの試験を開始している。
入江 吉郎
Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004), p.113 - 117, 2004/00
速い繰り返しのシンクロトロン(RCS)を用いたメガワット陽子源は多くの挑戦的な側面を持つ。例えば、(1)低エネルギー入射及びこれに伴う大振幅で速い変化の磁場による大口径電磁石と非常に高い高周波電圧,(2)多少飽和した電磁石ファミリー間のトラッキング,(3)基本波及び高調波空洞を用いた高周波捕獲,(4)負水素イオン荷電変換フォイル,(5)大きいアクセプタンスの入射及び取出し直線部,(6)損失ビームの捕集,(7)ビーム不安定性等。以上の項目について、現在日本で建設中のJ-PARC 3GeV RCSをベースとして議論する。(3)から(7)までの項目は、他の方法によるメガワット中性子源、すなわち全エネルギーリニアック+蓄積リングと共通である。そこで、米国で建設中のSNSと比較して議論する。これらマシンの信頼性、または運転の効率というものは非常に重要なテーマで、実際上このマシンが成功か否かを決定するものである。既存マシンにおける経験をもとに、どのようなことが必要かについて議論する。
神谷 潤一郎; 高柳 智弘; 中村 英滋*; 島田 太平; 鈴木 寛光; 川久保 忠通*; 志垣 賢太*; 村杉 茂*; 田澤 七郎*
第14回加速器科学研究発表会報告集, p.84 - 86, 2003/11
大強度陽子加速器の3GeV陽子シンクロトロン出射用キッカ電磁石システムの先行機を製作し性能試験を行ったのでその結果を報告する。キッカ電磁石システムは電源と電磁石を別個に製造しているため、組合せ時の%オーダーの微調整が必要となる。ここでは励磁電源側での出力電流波形補正と、電磁石側での水平分布補正の施工結果について述べる。また電磁石の特性インピーダンス測定,分散曲線の測定を行ったので併せて報告する。
山本 風海; 畠山 衆一郎*
no journal, ,
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを下流の中性子実験施設及び主リングシンクロトロンに供給するためビーム調整および利用運転を行っている。RCSのような大強度のハドロン加速器では、僅かな機器の不具合から大量のビームロスが発生し、それが放射線事故に繋がるリスクがある。そのような事態を防ぐために、RCSでは加速器運転中のビームのパラメータと各機器の状態等複数のデータを監視するシステムを構築した。このシステムには、取り出されたビームが通常とは違う形状で中性子ターゲットに入射した際に注意喚起するモニタリング機能が組み込まれている。また、放射線管理システムで常時監視しているエリアモニタ、ガスモニタ等のトレンドデータを加速器装置の各パラメータと一緒に監視できるような画面を構築している。このシステムによって、例えばビームの軌道が冷却水の温度変化に依存して変動し、さらにはそれがダンプの温度や放射線モニタに影響すること等、値に変動があった際にその原因を系統的に確認できるようになった。
