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小野 礼人; 高柳 智弘; 植野 智晶*; 堀野 光喜*; 山本 風海; 金正 倫計
JAEA-Technology 2020-023, 40 Pages, 2021/02
JAEA-Technology-2020-023.pdf:2.98MB
大強度陽子加速器施設(J-PARC)の3GeVシンクロトロン加速器には、1MWの大強度ビームを生成するために開発された電磁石用の電源装置が多数配置されている。これらの電源装置は、陽子ビームの軌道制御の要求に合わせて専用に開発されており、多種多様な出力波形の形式、定格仕様、更には異なる筐体のサイズや電源回路で構成されている。3GeVシンクロトロン加速器は運転を開始してから10年が経過し、経年劣化が原因と思われる故障が起きている。そのため、定期的に部品の交換や機器の更新を行っているが、連続運転中の予想しないタイミングで故障が発生してしまうなど完全な対策は難しい。J-PARCは多くのユーザーが研究利用をしており、故障時は速やかな復旧が求められる。しかし、異常検出センサーや設計仕様が電源毎に異なり、確認調査に多くの時間が費やされる状況も生じている。そこで、電源装置毎に専用マニュアルを作成し専用の治工具も用意をしたが、経験の無い症状と状況で発生するトラブルもあり、作業者の経験や知見に頼る対応を取らざるを得なくなっている。この様な状況は、多くの時間と労力を要する原因となり、作業間違いや事故が生じる要因にもなる。電源装置で使用するセンサーなどの電気・電子部品は、多くの部分で共通化が可能である。さらに、異常検出の方法を共有化し基本設計に組み込むことで、トラブル対応マニュアルの共有化と予備品の共通化が可能になる。そして、電源装置の構造を、故障による交換作業を前提にした設計にすることで、効率的、かつ実用性に優れたトラブル対応とメンテナンス手法を構築できる。これらの対応は、安全性と信頼性を確立する電源装置の開発に繋がり、加速器装置全体の稼働率向上にも貢献できる。本報告書では、電源装置の開発において設計思想の共有化と部品の共通化の必要性について述べるとともに、安全性と信頼性の確立に必要な基本設計モデルについて、3GeVシンクロトロン加速器の電磁石用電源装置の開発事例を用いて紹介する。
林 直樹; 吉本 政弘; 守屋 克洋; 畠山 衆一郎*
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1096 - 1100, 2019/07
ビームロス、及びその要因を詳しく理解することは、加速器の安定運転のため必要である。繰返し25Hzで運転するJ-PARC RCSは、これまでも全パルスについて、10ms間隔でビーム強度、ビームロスについて記録してきた。加えてインターロック発報時に、より詳細な波形やバンチ毎のビーム位置を記録するシステムを整備した。これらの成果の一例として、RCS単独のビームロスモニタによるインターロック事象でも、実はリニアック・イオン源に関連があることが分かってきた。本報告では、この例を初め、その他のインターロック発報時のビームモニタデータを紹介し、一層の安定運転に向け、今後の取り得る対応について述べる。
澤邊 祐希*; 石山 達也; 高橋 大輔; 加藤 裕子; 鈴木 隆洋*; 平野 耕一郎; 武井 早憲; 明午 伸一郎; 菊澤 信宏; 林 直樹
Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.647 - 651, 2016/11
J-PARCでは実機の安定運転に必要なビームスクレーパ照射試験およびレーザ荷電変換試験を実施するために3MeVリニアックを再構築した。3MeVリニアックは、セシウム添加高周波駆動負水素イオン源(RFイオン源)から負水素イオンビームを取り出し、高周波四重極型リニアック(RFQ)で3MeVまでビームを加速する。3MeVリニアックを制御するには、加速器およびレーザから人への安全を確保する人的保護システム(PPS)、加速器構成機器を保護するための機器保護システム(MPS)、各機器の同期をとるタイミングステム、およびEPICSを用いた遠隔制御システムが重要となる。本発表では、これらの3MeVリニアック用制御システムについて報告する。
山本 風海; 川瀬 雅人; 岩間 悠平; 福田 真平; 加藤 裕子; 大内 伸夫; 明午 伸一郎; 大井 元貴; 上窪田 紀彦*
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.771 - 774, 2014/10
J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)では、2013年5月に50GeVメインリング(Main Ring, MR)で異常なビーム出力が発生し、ハドロン実験用の放射化した金ターゲットが昇華、施設外へ漏えいするという事故が発生した。この事故を受け、J-PARCの全施設で放射線漏えいの危険性を未然に検知、防ぐため機器異常状態の監視システムを増強した。J-PARC 3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron, RCS)では、物質生命科学実験施設(Material and Life science Facility, MLF)水銀ターゲットへの出射ビームの状態異常やトンネル内ガスの放射能濃度を常時監視し検知する、ダンプ温度をインターロックに組み込みダンプ溶解を早期に発見する、リニアックからのビーム電流が設計値を超えた際に即座にビームを停止する、等の改造を行った。本発表ではその詳細について述べる。
松田 誠; 竹内 末広; 月橋 芳廣; 堀江 活三*; 大内 勲*; 花島 進; 阿部 信市; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; et al.
第18回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.11 - 14, 2005/11
2004年度の原研タンデム加速器の運転日数は、7月に高電圧端子との通信トラブルが発生したが、例年並の214日(約5000時間)を維持できた。そのうちブースターの利用運転は42日であった。最高端子電圧は高圧超純水洗浄を施したコンプレスドジオメトリ型加速管の更新により、約1年余りでビーム無しで18.7MV、ビーム有りで18.0MVを記録し建設以来の最高となった。KEKと共同で進めてきた短寿命核加速実験施設(TRIAC)の設置に伴い、新たなインターロックシステムを構築した。一方TRIACは3月に施設検査を終了し、ウランの陽子誘起核分裂反応で生成された
Xe(T
=14min)ビームの加速に初めて成功した。本研究会では、2004年度における運転,整備及び利用状況について報告する。
中村 暢彦; 花島 進; 仲野谷 孝充; 吉田 忠*
第18回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.84 - 87, 2005/11
原研タンデム加速器施設では、従来からのタンデム加速器及び超伝導ブースターのほかに高エネルギー加速器研究機構の放射性核ビーム加速実験装置(RNB)が設置され、それを期に新しいインターロックシステムを作ることになった。本報告ではインターロックを構成する基本概念の設定,マイクロコントローラとシリアルバスを使用したシステムのハードウエア及びソフトウエアの構成を報告する。また新規に導入された安全強化策についても紹介する。
榊 泰直; 中村 直樹*; 高橋 博樹; 吉川 博
JAERI-Tech 2004-022, 28 Pages, 2004/03
大強度陽子加速器施設(J-PARC)は、ピーク電流50mAという陽子ビームを50GeVまで加速し、さまざまな実験施設で併用する設計となっている。このような大電力陽子ビームが加速されると、そのパワーの強力さから、電磁石トラブルなどでビームが加速器自身と衝突するようなトラブルが発生すると、加速器の材質表面に熱衝撃破壊を起こし、致命的な損傷を与えることが懸念される。この報告書は、J-PARCで発生が懸念される、ビームによる熱衝撃損傷を回避するために必要な「機器保護用インターロック」の設計及び、設計が反映された試作機について書かれたものである。
榊 泰直; 中村 直樹*; 高橋 博樹; 吉川 博
JAERI-Tech 2004-021, 32 Pages, 2004/03
JAERI-Tech-2004-021.pdf:2.47MB
大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、大電力陽子ビームが加速されるために、そのパワーの強力さから、電磁石トラブルなどでビームが加速器自身と衝突するようなトラブルが発生すると、最速数
秒以下でビームを停止させねば、加速器の材質表面に熱衝撃破壊を起こし、致命的な損傷を与えることが懸念される。われわれは、熱衝撃損傷を避けるために、機器保護用高速インターロックシステム用ユニットの試作機を製作し、その試験を行った。この報告書は、機器保護用インターロック用ユニットの試作機の性能試験結果について書かれたものである。
仲野谷 孝充; 阿部 信市; 松田 誠; 西尾 勝久; 花島 進; 市川 進一; 月橋 芳廣; 竹内 末広; 石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; et al.
第17回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.123 - 126, 2004/00
現在、原研タンデム加速器施設では、短寿命核ビームによる新たな研究の展開を目指し、高エネルギー加速器研究機構(KEK)と共同で短寿命核加速実験装置(TRIAC: Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex)の設置を進めている。この計画では、ウラン標的装着型イオン源,同位体分離器の開発・整備を原研が行い、チャージブリーダー及び2台の直線加速器(SCRFQ直線加速器,IH直線加速器)の開発をKEKが担当してきた。平成15年度までに加速器及びチャージブリーダーのKEKからの移設が完了した。今年度は、装置全体の立ち上げを行い、年内に短寿命核の加速を予定している。ここでは、TRIAC利用時における安全対策と新しく構築したインターロックについて報告する。
榊 泰直; 中村 直樹*; 吉川 博; 上田 晋司*
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.467 - 469, 2003/08
大強度陽子加速器線形加速器では、その強烈なビームパワーにより、ビームトラブルが発生した際には最上流部では2秒以下でビーム停止動作を完了しなければならない。このような要求から、われわれは今回機器保護のための高速ビーム停止インターロック系を設計するに至り、インターロック動作時間を確認するための試作機製作をおこなった。試作機実測による、ビーム停止処理動作予測時間は
1.05秒と非常に高速であり、実機での高速ビーム停止動作を確保できる目処を立てることができた。
高野 正二*; 赤坂 博美; 戸塚 俊之; 米川 出
NIFS-MEMO-36, p.443 - 446, 2002/06
JT-60保護インターロックCAMACシステムは、JT-60プラント機器の保護動作を行うハードワイヤードシステムとは別に、非標準事態信号及びその保護動作状態を運転員に通知するためのものである。本システムを構成するCAMACモジュールは製造後約18年が経過しており、維持管理が困難になりつつある。一方、上位のJT-60プラント運転状態を監視する運転系計算機システムは、ワークステーションへの更新が検討されている。そこで、本システムについても新運転系計算機システムと整合をとり、VME-busシステムへの更新を計画した。新たな保護インターロックVME-busシステムは、高速演算プロセッサ(MVME2604)とI/Oモジュールを搭載したVME-busシステムで構成し、ソフトウェアは従来の機能を維持した。本システムの開発にあたっては、システムの動作状態を通知すること、入力信号模擬装置を製作し動作確認を行うなどの工夫をした。本研究会ではシステム構成及び工夫点について報告する。
恒岡 まさき; 藤田 秀男*; 永島 孝; 奈良 秀隆*; 石橋 正幸*; 原田 和彦*
プラズマ・核融合学会誌, 70(9), p.992 - 1002, 1994/09
本論文は核融合プラズマの高周波加熱法の1つである電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)に用いられる発振源のジャイロトロンの実証実験に必要な高圧高安定化電源の制御と保護について述べたものである。特に長パルスジャイロトロンの運転には商用系統から受電するが、負荷保護に用いるクローバスイッチによって短絡させられる点が問題となる。これを解決するため交流のGTOスイッチを採用した。さらにジャイロトロンのカソード電圧を
0.2%に安定化させるためレギュレータチューブを採用した。また、ジャイロトロンの高速保護のため高速インターロック回路を採用した。ここではこれらGTOスイッチの制御、レギュレータチューブの制御を明らかにし、さらに高速インターロック回路の動作について明らかにした。
大久保 牧夫; 峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 高雄 勝*; 鈴木 康夫
JAERI-Conf 94-003, 0, p.298 - 300, 1994/07
原研自由電子レーザー施設の超電導加速器の放射線遮蔽の設計指針と実際、及びインターロック系について述べた。
酒井 健二; 大井 元貴; 高田 弘; 甲斐 哲也; 中谷 健; 小林 庸男*; 渡邊 聡彦*
no journal, ,
核破砕中性子源やミュオン標的などを安全に効率よく運転するために、物質・生命科学実験施設(MLF)では、専用の全体制御システム(GCS)を持ち、運転状況に応じた機器の監視操作やインターロックを運用している。GCSは、MLF制御室の監視操作システムから専用リンクを介して、MLF内の機器を独自に運転制御する一方、J-PARCの加速器や他実験施設と連動しながらMLFの安定したビーム運転を実現している。GCSは、その役割に応じてネットワーク系(LAN), 統括制御系(ICS), サーバー, インターロック系(ILS), タイミング配信系(TDS)など幾つかのサブシステムで構成される。2008年のビーム運転開始以来、GCSは運転制御コミッショニングに基づく改修(2008年2009年)を経て、機器や装置の増強・増設が毎年の様に実施される環境下でシステム性能を継続的に維持する視点から、ICSの大幅なアップグレードやILSの機能拡張を実施してきた(2010年2015年)。近年は、制御機器の生産・サポート終了に伴い、後継機種への更新を進めている。本発表では運転開始から約10年間のGCSの運転・改造の履歴と、現時点(2017年)でのGCSの概要や各サブシステムの機能・役割などについて報告する。
