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二ツ川 健太*; 小林 鉄也*; 佐藤 福克; 篠崎 信一; Fang, Z.*; 福井 佑治*; 溝端 仁志; 道園 真一郎*
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.327 - 331, 2016/11
J-PARCリニアックは、RFQ下流のビーム輸送路(MEBT1)に設置されているRFチョッパ空洞で不必要なビームを蹴ることにより、中間パルスと呼ばれる櫛形構造のビームを生成している。RFQ下流の空洞では中間パルス形状を持つビームが通過すると、必然的にこのビーム形状の負荷がある。現在までは、ビーム電流を設計値で運転していないこともあり、中間パルス形状に対応した負荷補償ではなく、平均的なビーム電流を仮定した矩形の負荷補償を行ってきた。しかし、ビーム電流の増加でビーム負荷が大きくなるに伴い、RFの要求精度を満たすことが難しくなってきた。そこで、中間パルス形状に対応したビーム負荷補償の試験を実施した。Q値が高いSDTL及びDTLに対する中間パルス形状に対応したビーム負荷補償システムは、良好な結果を得られた。一方で、972MHzのACSに対するビーム負荷補償システムは隣接するモードを励振してしまうということが明らかになり、システムの改良が求められる。
堀 利彦*; 篠崎 信一; 佐藤 福克; 溝端 仁志; 福井 佑治*; 二ツ川 健太*
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.429 - 432, 2016/11
本研究会において、324MHzクライストロン電子銃部の変調アノード電位の放電に起因する高圧電源停止頻度を改善した報告を過去3年間行った。放電は25Hz、0.7ms変調パルス以外の充電時間帯に生じており、変調アノードの耐圧劣化が主原因のクライストロン交換数は4本となった。2015年11月以降は、クライストロン印加電圧を従来の2
3kV低い値での運転を始め、放電回数の増減を継続して調査している。印加電圧を下がったデメリットとして、利用運転時におけるクライストロンパワーのマージンの低下並びに高電流ビーム加速(~50mA)時には印加電圧を再設定し直すことなどが考えられ、各クライストロンの現在の動作点(入出力曲線の肩特性に対するマージンなど)を正確に把握する必要があった。そこで2016年より、クライストロンのカソード電圧、電流から算出されるパービアンス値並びに3種類の加速ビーム幅、ビームローディングの有無に対応したクライストロンゲイン値を測定するためのクライストロン特性用モニタを開発中である。本発表では、パービアンス&ゲインモニタの概要、初号機の試験結果など詳細を報告する。
宮尾 智章*; 丸田 朋史*; Liu, Y.*; 三浦 昭彦
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1094 - 1096, 2016/11
J-PARCリニアックでは、ACS(Annular-ring Coupled Structure)加速空洞を2013年度から使用し、負水素イオンビームを400MeVまで加速している。このACS加速空洞にビームを入射する際、RF加速周波数が324MHzから972MHzにジャンプするため、バンチシェイプモニターを用いて位相方向のビーム位相の拡がりを測定し、加速空洞の調整を行っている。測定位置でのビーム位相の拡がりは、およそ4
と推定されているため、設計上の位相分解能を1とした。ビームラインに設置後、実際のビームを用いてモニタの性能評価のための位相分解能の測定を行た結果、約1.8であることが分かった。これを用いて、ACS加速空洞にビームを入射する際、ビーム位相幅を調整するためにバンチャー空洞のRFの振幅を調整した。測定した振幅と位相幅の関係を示し、ACS加速空洞の調整について説明する。
三浦 昭彦; 吉本 政弘; 岡部 晃大; 山根 功*
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1102 - 1106, 2016/11
J-PARC LINACでは、負水素イオンビームを400MeVまで加速し、下流のシンクロトロン(RCS)に供給している。大強度陽子加速器においてビーム損失を抑制するためのビーム調整は非常に重要で、必要な機器の一つがビームプロファイルモニタである。現在、プロファイルモニタには、金属製のワイヤを使用しているが、熱的耐久性の観点から、大強度ビームではビーム非破壊のレーザー法が適している。負水素イオンの1つの電子のイオン化ポテンシャルは0.75eVと低いため、可視光域のレーザー光から適した波長を選択することができ、レーザーワイヤ法の現実的なシステムを形成できる。さらに、径の異なる一対の凹面鏡を対面させ、鏡間に複数のレーザーの光路(レーザーワイヤ)を形成する新たな手法を提案した。レーザー光のビームウエストを同一直線状に並ぶように光学設計することで、負水素イオンビームの進行方向にレーザー光路の面を平行に配置し、複数のレーザーワイヤを用いたビーム計測が可能となる。本発表では、マルチレーザーワイヤをプロファイルモニタに適用する原理と、ビーム計測のためのシステムについて報告する。
二ツ川 健太*; 小林 鉄也*; 佐藤 文明; 篠崎 信一; 千代 悦司; 平野 耕一郎; Fang, Z.*; 福井 佑治*; 堀 利彦; 道園 真一郎*
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1317 - 1320, 2015/09
J-PARCリニアックでは、RFQ下流のビーム輸送路(MEBT1)に設置されているRFチョッパ空洞で不必要なビームを蹴ることにより、中間パルスと呼ばれる櫛形構造のビームを生成している。蹴り出されたビームは、RFチョッパ空洞の約70cm下流に設置されているスクレーパに導かれる。このスクレーパは、ビーム電流を50mAに増強したとき熱負荷が増大して、利用運転に耐えないことが予想された。そこで、スクレーパ2式をビームライン上に鏡対象に用意して、1式あたりの熱負荷の低減することにした。そのためには、チョッパの位相を180度反転させて各スクレーパにビームを正確に導く必要があった。位相反転はLLRFシステムで実施され、25Hzのマクロパルス毎と1.227MHzの中間パルス毎に変更する方法を用意した。本件は、RFチョッパ空洞の位相反転制御システムを紹介するとともに、ビームを用いた試験結果を報告する。
武井 早憲
no journal, ,
現存する大出力陽子加速器では頻繁にビームトリップ事象が発生するため、加速器駆動核変換システム(ADS)の未臨界炉を構成する機器に対して熱疲労損傷を生じる可能性がある。すでに、この影響を熱過渡解析に基づき評価し、ビームトリップ時間毎に許容されるビームトリップ頻度を求め、既存の加速器(米国LANSCE及び高エネルギー加速器研究機構(KEK)電子・陽電子線形加速器)の運転データよりADS用加速器のビームトリップ頻度を推定した。その結果、ビームトリップ時間が10秒を超えるビームトリップ頻度は許容値を635倍上回っていた。本研究では、新たにJ-PARCリニアックの運転データを解析し、各機器でビームトリップ事象が発生する確率密度関数を推定した。そして得られた確率密度関数に従い、モンテカルロ法で各機器の稼働状態を決定し、ADS用加速器のビームトリップ頻度を推定した。その結果、ビームトリップ時間が10秒を超えるビームトリップ頻度は既報の値よりも小さくなったが、まだ許容値を310倍上回っていることがわかった。さらに、ビームトリップ頻度を低減させ、許容値を満たすために、加速管のビームトリップ頻度の目標値を試算したので報告する。
武井 早憲
no journal, ,
現存する大出力陽子加速器では頻繁にビームトリップ事象が発生するため、加速器駆動核変換システム(ADS)の未臨界炉を構成する機器に対して熱疲労損傷を生じる可能性がある。すでに、この影響を熱過渡解析に基づき評価し、ビームトリップ時間毎に許容されるビームトリップ頻度を求め、既存の加速器(米国LANSCE及びKEK電子・陽電子線形加速器)の運転データよりADS用加速器のビームトリップ頻度を推定した。両者を比較した結果、ビームトリップ時間が10秒以下のビームトリップ頻度は許容ビームトリップ頻度以下となったが、トリップ時間が10秒を超えるビームトリップ頻度は許容値を635倍上回っていた。本研究では、新たにJ-PARCリニアックの運転データを解析し、モンテカルロ法を用いてADS用加速器のビームトリップ頻度を推定した。その結果、ビームトリップ時間が10秒以下のビームトリップ頻度は既報と同様に許容値以下となった。一方、ビームトリップ時間が10秒を超えるビームトリップ頻度は既報の値よりも小さくなったが、まだ許容値を310倍上回っていることがわかった。
武井 早憲
no journal, ,
原子力機構で検討しているマイナーアクチノイドを核変換するADSでは、1.5GeVの大強度陽子加速器(超伝導リニアック)を用いることを想定している。ADSは加速器を停止させれば核分裂連鎖反応が停止するという特徴がある一方で、加速器の頻繁な停止(ビームトリップ事象)により生じる熱疲労が未臨界炉に影響を及ぼす恐れがある。これまでの検討によると、トリップ時間が10秒を超えるビームトリップ頻度は年間5,790回と推定され、許容値を310倍上回っていた。そこで、本研究では、ビームトリップ頻度を低減させ、ADS用加速器の信頼性向上を図るために、ビームラインを並列化することを提案し、並列化のための具体的方策の検討を行った。検討した結果、超伝導リニアック全体を並列化した場合、建設費用が増加する問題はあるものの、現状の技術水準を考慮すると、機器の信頼性が非常に高いことが分かった。また、未臨界炉に陽子ビームが全く供給されない10秒を超えるビームトリップ頻度は年間529回と推定され、並列化を行わない場合の10分の1程度となった。
