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Pla
ais, A.*; Bouly, F.*; Yee-Rendon, B.
Proceedings of 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 23) (Internet), p.4097 - 4100, 2023/09
大強度ハドロン加速器の信頼性は、特に加速器駆動システム(ADS)にとって大きな問題となる。例として、日本原子力研究開発機構(JAEA)で検討を進めているADSでは、5分以上のビーム停止の最大頻度は年間42回に設定されている。ビーム停止の大半は加速空洞または関連するシステムの故障によって引き起こされるため、これらを効果的に削減する方法を検討した。この目的のため任意の超伝導(SC)リニアックの補償設定を、自動かつ体系的に決定することを目的とした数値ツールLightWinを開発した。このツールは、MYRRHA SCリニアックに使用されて成功した。本報告では、JAEA ADSリニアックの最後段に関連するいくつかの障害シナリオをLightWinにより補償し、関連する再調整された設定とビーム性能とを以前にTraceWinを適用し行った結果と比較した。
Yee-Rendon, B.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.310 - 313, 2022/10
加速器駆動未臨界システム(ADS)は、核廃棄物の核変換に有利なオプションを提供する。ADSは大強度の陽子線形加速器(ライナック)を利用し、未臨界原子炉内に核破砕中性子を生成する。ADS加速器は、数メガワット以上の陽子加速器の開発に対する課題に加えて、炉心構造材の熱応力を回避するため厳格な信頼性を所有し動作する必要がある。この動作要件を満たすために、ADSライナックの設計には信頼性指向を採用している。本発表では、世界のADSライナックの現状と課題に関し報告する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤; Cicek, E.*
Proceedings of 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 21) (Internet), p.793 - 795, 2021/08
原子力機構で検討している核変換システム(ADS)では、線形加速器(LINAC)の大強度陽子ビーム(600MeV-1.5GeV)を用いる。LINACの終段加速部では、楕円超伝導高周波空洞(SRFC)を用いる予定であり、その性能評価は重要である。加速器の信頼性向上のためには、空洞は低い電磁場ピークを持つことが望まれる。一方、経済性を考慮すると高い加速度勾配が望まれる。本検討では、この両者を達成するための検討を行い、空洞の形状を最適化した。また、ビームに起因する影響の評価として、マルチパクタリングの検討を進め、その対策法について検討した。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤
Journal of Physics; Conference Series, 1350(1), p.012197_1 - 012197_7, 2019/12
被引用回数：2 パーセンタイル：73.22(Physics, Particles & Fields)The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is designing a superconducting CW H
linear accelerator for the ADS project. The superconducting region will use five types of radio frequency cavities. In the region from 10 to 180 MeV the acceleration will be done using Half Wave Resonator (HWR) and Spokes cavities. HWR cavities will accelerate the beam from 2 to 10 MeV with a geometrical beta of 0.08 and the Spoke ones will do from 10 to 180 MeV using two cavity families with geometrical betas of 0.16 and 0.43. The results of electromagnetic model design are presented and the comparison with similar cavities from other projects are included.
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤
Journal of Physics; Conference Series, 1350(1), p.012198_1 - 012198_6, 2019/12
被引用回数：1 パーセンタイル：52.28(Physics, Particles & Fields)The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) superconducting CW proton linear accelerator employs elliptical cavities for the final acceleration of 180 MeV to 1.5 GeV. Due to this energy region implies a changed of beta from 0.55 to 1, two cavity models were developed using the geometrical betas of 0.68 and 0.89 to improve the acceleration efficiency. The study of the electromagnetic design was simulated using SUPERFISH code plus a program of python to produce the scan, the results were benchmarked with CST Microwave Studio program.
峰原 英介; 羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.31 - 32, 2003/08
原研超伝導リニアック駆動自由電子レーザー施設及び研究開発の現状について報告する。半永久的に連続無停止運転が唯一可能な原研FELの超伝導加速器のための冷凍機運転状況,大型から超小型の産業用高出力FEL,次世代光源として急速に開発が進展しているERL放射光源の概念設計,要素検討研究,大規模産業応用等について概略報告する。
峰原 英介
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.402 - 403, 2003/08
原研超伝導リニアック駆動自由電子レーザーは、既に数年前に6%高効率,数百フェムト秒,数kW級高出力FEL光を生成することに成功していた。これをさらに高出力化することによって大規模非熱精密加工技術を開発する計画について以下に報告する。
峰原 英介
放射線と先端医療技術, p.135 - 142, 2003/06
自由電子レーザー(FEL)の医学応用は、特に超伝導高周波リニアックで駆動されるFELは小型,高効率,高出力,波長可変,極短パルス等々であることから極めて有望に見える。まず超伝導リニアックFELは概略説明され、そのすべての優れた特徴と近い将来のロードマップが議論される。最後に可能で有望なFELの重要応用が紹介され、特徴に関連して議論される。
峰原 英介
第14回加速器科学研究発表会報告集, 247 Pages, 2003/00
エネルギー回収型リニアック放射光源の為の400m長単一超伝導高周波線型加速器冷凍装置を最適設計を行った。熱進入を最小にする為に、必要な400mの加速長を単一の400mの長さの冷凍装置を設計した。運転を容易に、かつ数十年以上に渡り安定で無故障とするために1台の冷凍装置とすることと連続無停止で冷却し、全計画全寿命に渡り、熱サイクルを半周期とすることはこのような装置にとって必要不可欠な設計概念である。関連するこれまでの原研FELの無蒸発自立式冷凍装置,超伝導線型加速器の運転実績や設計についても報告する。
峰原 英介; 山内 俊彦; 杉本 昌義; 沢村 勝; 羽島 良一; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 静間 俊行
Proceedings of 27th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.21 - 23, 2002/08
原研高出力超伝導リニアック駆動自由電子レーザーは、昨年3月より、エネルギー回収改造を行い、360度周回系を付加し、エネルギー回収実験を進めている。原研超伝導リニアック駆動自由電子レーザー施設の現状と将来展望について報告する。
峰原 英介
応用物理, 71(2), p.214 - 216, 2002/02
われわれは超伝導リニアックによるFELに着目して開発を進め、平成10年2月に当時世界最高出力の0.1kW(キロワット)を記録した。その2年後、電子銃,高周波源,光共振器等の改良により、電流値,パルス幅,電流密度が桁違いに改善され、変換効率も7%になり、出力は、2.34kWとそれぞれ世界最高の値を達成した。この発振では、従来の常電導リニアックより1000倍以上長い時間の電子ビームを発生させ、ピーク出力1ギガワット(GW)の赤外光(22ミクロン)を得た。この効率と出力の増加は、超伝導リニアックにより初めて実現された高密度電流高精度加速による新しい「高縮重度超放射」発振の発見によるもので、理論限界を大きく越える高い効率と3.4サイクル250fsの極短パルスが得られた。この極短パルス高出力自由電子レーザー技術を簡潔に解説する。
峰原 英介
放射光, 14(3), p.182 - 189, 2001/06
原研エネルギー回収型超伝導リニアック自由電子レーザーに関する将来計画と最近の開発について説明する。2000年の初頭、準CW動作で5%という高いビーム光引出効率で、設計目標を超えることができ、最終的に2.34kWを達成することができた。この高出力高効率発振は、まだ見つかっていない新規なもので、レサジー無し、完全同期状態で、数サイクル発振、250fs程度の幅を持ち、約1GWの尖頭値であることが最近わかった。
峰原 英介
JAERI-Conf 2000-019, p.115 - 116, 2001/02
自由電子レーザー等の駆動源として開発されてきた高出力超伝導リニアックは、現在100kW級のビーム出力を定常的に出せる。これをエネルギー回収せずに1桁あげることを目標に1MW小型超伝導リニアックと高出力電子銃の検討を行った。超伝導リニアックは5~10MeVの小型超伝導リニアックの0.2Aから0.01Aの高出力電子銃設計と考察に関する報告である。
峰原 英介
Isotope News, (559), p.8 - 10, 2000/12
従来型レーザーの発振波長は、レーザー媒質固有の状態間遷移に対応する離散的なとびとびの値となる。また、この媒質の発熱のため熱歪み劣化が避けられず、出力や効率は低い。自由電子レーザー(FEL)は、交番磁界中の高エネルギー電子ビームを利得媒質とするレーザーである。この利得媒質の性質から利得媒質の発熱損失は無視できる。このため、FELは原理的に波長限界がなく、波長可変で、単色性に優れ、高出力、高効率である。しかしながら、常電動リニアック駆動源には膨大な発熱損失があり、出力と効率は低かった。原研FELは、この発熱損失を超伝導技術を用いて実質的にゼロにすることによって理想的なFELの実現を図った。世界最高出力達成と利用応用についても議論する。
峰原 英介; 山内 俊彦; 杉本 昌義; 沢村 勝; 羽島 良一; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 静間 俊行
Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.7 - 8, 2000/07
2000年2月に現計画の目標であった1kWを越えることができた。現在、定常発振の引出効率限界の1/2Nwをはるかに越える2.34kWまで確認が終了している。これらを実現し、開発費用と期間を最適化できた、現在の準CWの原研超伝導リニアック駆動源とFELを産業応用に適した全CWシステムへ滑らかに転移させる。今後、産業応用を目標に、新しく発見された動作モードを用いた高効率運転とエネルギー回収運転によって5-10kWまたはそれ以上の高出力を実現する。X線FEL及び卓上型FELのためのsバンド高電界超伝導リニアック駆動源の基礎的設計研究を開始する。学術利用よりは、高出力FELの産業応用を先行する。これらについて報告を行う。
峰原 英介
原子力eye, 46(6), p.66 - 67, 2000/06
自由電子レーザー(FEL)は、原理的に短波長限界がなく、自由に波長を変えることができ、X線領域での発振が原理的に可能とされる。また発生熱が動作原理上速やかに系外に排出され、構成部品に熱損傷がない、このため同様に出力限界がなく高出力が可能である。さらに変換効率が高いと考えられている。原研では駆動源の損失をなくすために超伝導リニアックを導入した。超伝導リニアックは表面抵抗が非常に小さいので、高周波電力と同じビーム電力を容易に取り出せる。電子ビームの電流を増やしても損失は増えない。効率は冷凍機のため多くの電力が必要で効率が下がるが、高出力の制限にはならない。このような超伝導リニアックFELの平易な解説を行った。
峰原 英介; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 羽島 良一; 静間 俊行; 山内 俊彦; 西森 信行
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 445(1-3), p.183 - 186, 2000/05
被引用回数：18 パーセンタイル：73.72(Instruments & Instrumentation)原研超伝導リニアック自由電子レーザーにおいて行われた性能改善と現システムを飛躍的に性能向上させた高出力FELの概念設計検討を進めた。昨年、0.1kW出力を達成したが、その後、光共振器系の外部結合や電子銃及び電子ビーム輸送系、並びに高周波系等においてシステムの改善を進めた。現在、もともとの設計出力である準CW動作で光出力1kWを目標に実験を電子ビームから光の性能改善へと進めている。現在、高出力FELは超伝導リニアック駆動源を用いたエネルギー回収配位のものが最も優れていると考えられる。この方式で数十MW級電子ビーム出力で100kW級光出力の概念検討を行った。このFEL装置は現在の装置の改良ないし変更で実現を図る予定である。また、光源の改善とともに進めている産業応用装置概念設計及び学術利用の光化学関連の試行実験を行ったのでこの概略についても報告する。
西森 信行; 峰原 英介; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 山内 俊彦
Proceedings of the 20th International Free Electron Laser Conference, p.II23 - II24, 1998/00
最近、原研超伝導リニアック駆動自由電子レーザーは0.1kW以上の光出力を作り出すことに成功した。われわれの計画目標は平均で1kW級以上の光出力であるので、会議では、それぞれ長期的及び短期的な計画として戦略的、戦術的な目標達成への道筋を議論する。基本の道筋は、高次高調波に不可欠な高出力化を目指すとともに、既存のレーザーで発振できない波長領域での発振技術の開発と利用研究の展開である。また議論される目標は以下の内容である。(1)短期的目標: 高出力遠赤外FELの動作特性の評価、最適化及び1kW級出力達成。高次高調波発生技術の研究:多次高調波の高効率化。エネルギー回収技術:さらに2桁の高出力化と放射線量低減。テラヘルツ領域での光源開発、利用研究(テラヘルツサイエンス)。超伝導リニアックの高品質電子ビームを利用した
線発生研究。(2)長期的目標: 基本波の短波長化と高出力化に必要な超伝導リニアックの開発。超伝導リニアック可視、近赤外FELの開発。エネルギー回収技術による発生放射線量の低減と高出力化。波長可変の高次高調波VUV~軟X線源の開発とその利用研究。
峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行
Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., P. 236, 1997/00
原研自由電子レーザーは、現在原研独自の無蒸発型の4K冷凍機を組み込んだ超伝導リニアックを使用している。この世界最大の無蒸発型冷凍機システムは、(1)冷凍機の有害な振動、(2)冷却温度の下限(4K)、(3)冷凍能力の上限(20W)、(4)低い熱効率という4つの欠点を持っている。これらの欠点を以下の方策で解決を図ってきた。(1)は、無振動冷凍機の採用と防振の工夫による振動の低減を図っている。(2)は、He3ガスを動作流体として、超流動を発生させずに2K以下への冷却温度下限の延伸を図っている。(3)は、熱効率が極大となる単位冷凍機当たりの冷凍能力(4.2Kにて10W程度)を単位として冷凍能力の増加を図っている。(4)は、低温部での比熱の低下を補う磁性蓄冷材を用いて熱効率の改善を図った結果、大型液化器と同等の熱効率が達成された。
峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 田中 英一*
Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., P. 120, 1997/00
原研自由電子レーザー用超伝導リニアックは、中性子発生を少なくするために14~18MeVの電子エネルギーでの加速を行っている。通過率は主加速器及びアンジュレータでそれぞれ概略100%を得た。損失ビームの低減と逆流ビームの影響を低くするため、また管理区域境界での放射線レベルを低減するためロスモニタによる最適化を行った。また昨年より電子銃(パルス電流、幅、加速電圧)及び高周波電源(位相振幅)の1ms長時間安定性を確保するために種々の改善を行った。現在、エネルギー分解能は前段及び主加速器直後でそれぞれ
3%と0.5%である。又ストリークカメラによる時間巾の計測を行ったところアンジュレーター中心で20psであった。尖頭電流値は20~10Aが得られた。また冷凍機系は昨年と同様に連続無故障運転中である。このため加速器は停電、故障等を除いて定常的に運転され、発振及び調整実験に使用されている。昨年度末に、間欠的な発振が確認された。システムの改善後に、より安定な大強度の発振実験を試みる予定である。
