Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
ion source and space-charge neutralized LEBT for 100-mA high energy and high duty factor LINACs上野 彰
Review of Scientific Instruments, 91(3), p.033312_1 - 033312_9, 2020/03
被引用回数：4 パーセンタイル：28.61(Instruments & Instrumentation)2019年7月、J-PARCで、3GeV 920kWビーム10.5時間運転に成功した。この間、Hイオン源と線形加速器(LINAC)は、ビームデューティファクター(BDF)1.25%(0.5ms
25Hz)で安定運転され、出射ビーム強度は、各々、58と50mAであった。別途、イオン源とLINACは、BDF1.5%(0.6ms25Hz)、出射ビーム強度72と60mAでの安定運転が可能なことも確認された。イオン源テストスタンドでの100mA、BDF5%(1ms50Hz)運転に基き、入射エネルギー64keV以上の高周波4極線形加速器(RFQ)を使用することで、100mA高エネルギー高デューティファクター線形加速器が可能であることを報告する。予測以上に有効であった、低エネルギービーム輸送系での空間電荷中和効果についても報告する。更に、イオン源ビーム引出系の最短化による約8%のエミッタンス改善についても報告する。
地村 幹*; 原田 寛之; 守屋 克洋; 岡部 晃大; 金正 倫計
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.728 - 732, 2019/07
大強度ビームにおける空間電荷効果の増大は、ビーム損失の増大を引き起こす。そのビーム損失は、装置の放射の観点からビーム強度を制限してしまう。そのため、その空間電荷効果によるビーム広がりを抑制することが非常に重要である。本研究では、その効果が特に顕著になるリニアックの低エネルギー領域に着目した。その効果によるビーム広がりの起源を同定するために、空間電荷力を考慮したシミュレーションを実施した。そして、J-PARCリニアックの低エネルギー部(MEBT1)における空間電荷効果が顕著に影響を及ぼしていることが判明した。その要因が空間電荷力の非線形力であることを突き止め、八極電磁石による非線形磁場にてその効果を緩和する手法を新たに考案した。シミュレーション上でその手法を検証した結果、ビーム広がり抑制が可能であるという結果を得た。本発表では、考案した手法やその検証結果について報告する。
大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 滑川 裕矢*; 鈴木 浩幸*; 植野 智晶*; 野口 修一*; 加古 永治*; 大内 徳人*; et al.
Proceedings of 4th International Workshop on the Utilisation and Reliability of High Power Proton Accelerators, p.175 - 183, 2005/11
加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー20-30MWの大強度陽子加速器が要求される。原研,KEK,三菱重工業,三菱電機は共同でADS用超伝導陽子リニアックの開発を2002年から実施している。本技術開発では、J-PARC計画用超伝導陽子リニアックの設計をベースに、972MHzクライオモジュールの開発並びに超伝導陽子リニアックのシステム設計を行っている。クライオモジュールの開発においては、最大表面電界30MV/mの達成を目標としてクライオモジュールの試作,試験を実施している。空洞単体試験においては、2台の空洞について最大表面電界32, 34MV/mを達成した。2004年にはクライオモジュールの本格的な試験を実施し、最終目標値の達成を目指す。超伝導陽子リニアックのシステム設計では、エネルギー100
1500MeV領域のビーム軌道解析を実施した。その結果、超伝導リニアックの構成は、10種類の超伝導空洞,クライオモジュール総数106台,全長565mとなった。低エネルギー部では高エネルギー部と比較して加速効率がかなり低下していることが判明した。
千代 悦司; 堀 利彦*; 小林 鉄也; 鈴木 浩幸*; 菅沼 和明; 山崎 正義*; 穴見 昌三*; Fang, Z.*; 福田 茂樹*; 福井 佑治*; et al.
Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.236 - 238, 2005/07
発表では、J-PARC線形加速器の建設状況,クライストロン電源,立体回路及び周辺機器の設置,立上げ試験状況,ローレベル制御系の試験・評価結果,972MHzクライストロンの開発状況など線形加速器高周波の現状について報告を行う。
小林 鉄也; 千代 悦司; 鈴木 浩幸*; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*; 川村 真人*; 福井 佑治*; Fang, Z.*
Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.320 - 322, 2005/07
J-PARCリニアックにおける324MHz低電力高周波制御の実機用システムがほぼ完成し、その性能評価を行った。本システムでは、クライストロン出力の安定性(高圧電源変動に依存)及び線形性を補償するためにアナログ回路のフィードバック制御システムを用いる。評価の結果、期待される性能(入出力特性の線形性、及び振幅・位相安定性それぞれ
0.23%, 0.22
)が得られた。また、その制御系の応答関数(振幅・位相の両方)を測定により得ることができたので、それによるトランジェントな解析の可能性について考察する。
森下 卓俊; 青 寛幸; 伊藤 崇; 上野 彰; 長谷川 和男; 池上 雅紀*; 久保田 親*; 高崎 栄一*; 田中 宏和*; 内藤 富士雄*; et al.
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.671 - 673, 2004/08
J-PARCリニアックでは、イオン源からRCS入射点までの400m以上に渡り、高い精度でビーム軌道上に機器を配置する必要がある。本件では、J-PARCリニアックにおける機器アライメントの概要とともに、現在開発中の長期に渡る床変動を監視するための連通管を用いた計測システム,ワイヤーからの距離を感知するセンサーを用いたアライメントシステムについて報告する。
廣木 文雄; 吉川 博; 竹内 康紀*; 工藤 喜久雄*
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.159 - 161, 2004/08
大強度陽子加速器施設(J-PARC)においてPPSを構築しようとした場合の問題点は、機器だけではなく空気の放射化レベルも高い大型加速器に対して多数の入口が散在していること及び入域を前提とした特別な調整運転モードが存在することによって、インターロックだけではなく厳密な入域管理が必要になることである。本発表ではJ-PARCにおけるPPSの概要及びLinacで考えている加速器トンネルへの入域管理について報告する。
加古 永治*; 野口 修一*; 宍戸 寿郎*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 鈴木 浩幸*; 堀 利彦*; 山崎 正義*
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.324 - 326, 2004/06
ディスク型セラミック窓を有する同軸タイプの高周波入力結合器が、設計・製作された。2本の入力結合器は真空排気装置を備えた結合導波管に取付けられ、972MHzのパルス高周波源を用いて大電力試験が行われた。その結果として、0.6ミリ秒のパルス幅で25Hzの繰返し運転時に、入力結合器への投入高周波電力として、最大2.2MWが達成された。
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。
山崎 良成
Proceedings of 22nd International Linear Accelerator Conference (LINAC 2004), p.554 - 558, 2004/00
J-PARC線形加速器の建設現状,初段部のビーム試験結果,将来の増強計画について発表する。線形加速器の機器はほぼ今年度完成し、また、建築も今年度竣工することから、来年度から据え付けが開始される。一方、3-MeV RFQリニアック,中間エネルギービーム輸送系,DTL第1タンク(20MeV)のビーム試験を行っており、エミッタンス測定も行っている。平成18年度半ばから、リニアック全体のビーム試験が開始され、平成19年度当初180MeVまで加速して、シンクロトロンへの入射が始まる。また、平成19年度完成の後、平成20年度から、400MeVへのエネルギー増強を計画している。
手塚 勝彦*; 三宅 節雄*; 坂本 光徳*; 千代 悦司; 福田 茂樹*; 川村 真人*; 穴見 昌三*
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.372 - 374, 2003/07
本報は大強度陽子加速器(J-PARC)線形加速器の高周波源として使用される324MHzロングパルスクライストロンの開発について記述している。このクライストロンは最大出力電力3MW以上,変換効率55%以上(出力電力2.5MW)の性能と入出力特性で非常に高い安定性が必要である。現設計管の評価試験において、最大出力電力3.03MW,変換効率55.9%(出力電力2.53MW)で安定動作を達成した。
川村 真人*; 穴見 昌三*; 福井 佑治*; 久保田 親*; 小野 正明*; 千代 悦司; 弓野 雄一*; 久保 宏*
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.369 - 371, 2003/07
J-PARCリニアックでは、高周波源としてモジュレーティング・アノード型パルスクライストロンが採用されている。そのクライストロンに大電力を供給するクライストロン電源システムが開発され、200MeVリニアックに必要な大電力機器の大部分は既にJAERI, KEKに納品されている。また、KEK60MeV施設では現在最上流部の建設が継続されており、それに対応してクライストロン電源システムも試験・運転が行われている。本報告では、当電源システムの概要とKEK60MeV施設における現状について報告する。
斎藤 滋; 大内 伸夫; 深谷 清*; 石山 新太郎; 土屋 佳則; 中嶋 秀夫
JAERI-Tech 2003-027, 63 Pages, 2003/03
JAERI-Tech-2003-027.pdf:19.84MB
超伝導加速器や核融合炉等の超伝導コイル及びその周辺には、複数の異材継ぎ手が必要である。核融合炉の場合、超伝導コイルジャケットの候補材の一つに純チタンが挙げられている。純チタンは超伝導コイル焼成時の酸素濃度管理が比較的楽であるほか、熱収縮率,非磁性,耐食性,加工性などの面でも優れているためである。また、コイルの接続部には電気抵抗が小さい銅合金が使われ、支持構造材には極低温用のステンレス鋼が使用される。そのため機器の製作にはこれらの材料の接合技術の開発が不可欠であり、原研では熱間等方加圧(Hot Isostatic Pressing ; HIP)法による接合技術の開発に着手した。HIP法は接合強度や寸法精度に優れ、立体面や大型機器の接合も可能である。本研究ではHIP法による銅合金と純チタン及び極低温用ステンレス鋼(JJ-1)の接合試験を行い、組織観察や引張り,曲げ試験等により最適なHIP条件の選定と接合強度の評価を行った。
山崎 良成; 林崎 規託*; Paramonov, V.*
Proceedings of 21st International Linac Conference, p.752 - 754, 2003/00
常伝導結合空洞型大強度陽子線形加速器においては電力受容能力は重要な問題である。原研/KEK統合計画では3%のデューティー因子を満たすべく環結合型構造(ACS)の結合空洞線形加速器を開発している。ACS加速モデュールは2台のACSタンクと1台の橋絡結合器からなる。ACSセル内の冷却水路はセル周波数を安定化させるべく、効果的にして、一様な冷却ができるようになっている。橋絡器の中で電場が入っているセルには、高速同調器が取り付けられており、運転周波数に同調できるようになっている。異なった運転モードに対する熱構造解析の結果とともに高周波特性解析の結果をも報告する。本設計の解析結果によれば90kV/mすなわち15%デューティーに相当する熱負荷に対しても運転可能なことが示された。
Joshi, S. C.*; Paramonov, V.*; Skassyrskaya, A.*; 林崎 規託*; 池上 雅紀*; 山崎 良成
Proceedings of 21st International Linac Conference, p.216 - 218, 2003/00
デューティー因子や連続運転大強度陽子線形加速器、中でも常伝導加速構造においては、特に入念な3次元高周波熱構造解析が必要とされる。そこでは、熱除去能力がデューティー因子を決定するといっても過言ではない。有限要素法を用いた解析手法を詳述するとともに、歪みの導出に重要な役割を果たす境界条件について議論する。また、構造の不均一過熱による周波数変化を論ずるとともに、遷移過程における振る舞いをも記述する。
林崎 規託*; 青 寛幸; 長谷川 和男; 山崎 良成; 池上 雅紀*; 加藤 隆夫*; Paramonov, V.*
Proceedings of 21st International Linac Conference, p.234 - 236, 2003/00
環結合型構造(ACS)常伝導結合空洞リニアックが原研/KEK統合計画大強度陽子線形加速器の190-400MeV部に採用される。運転周波数は972MHzであって、23モジュールが建設される。その基本形は大型ハドロン計画でL帯用に開発されたものであるが、その信頼性,効率,経済性の観点から新計画においては新たに最適化が行われた。その結果、高周波特性の改善とともにサイズも大幅に縮減された。その新設計の要点を発表する。
望月 孝晏*; 宮本 修治*; 天野 壮*; 井上 隆博*; 八束 充保*; 長谷川 信; 山崎 良雄
JNC TY9400 2000-008, 20 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-008.pdf:0.81MB
本報告書は、姫路工業大学と核燃料サイクル機構が、光陰極(フォトカソード)電子銃による高輝度電子ビームの研究に関して、共同で実施した研究成果をとりまとめたものである。本研究の目的は、光電子放出(フォトエミッション)型電子銃を用いて高品質電子ビームを発生するために、電子銃の特性とダイナミックスを計算機シミュレーションおよび実験研究により調べ、フォトエミッション型電子銃の応用の可能性を評価することである。電子ビーム品質の改善・高輝度化は、自由電子レーザー(Free Electron Laser:FEL)等の応用上、性能を決定する主要な項目で各種の方法が試みられている。レーザーフォトカソードを用いた電子銃は、短パルスレーザーによる制御性の増加も加えて、電子銃の大きな改善を可能とすると期待されている。フォトカソードを利用する電子源は、古くから利用されてきているが、近年の安定なモードロックレーザー技術の進歩により、高周波(RF)電子銃に安定に同期した発生が可能となり、新しい展開が開けている。本研究では、フォトエミッションをニードルカソード先端の高電界の元で行うことにより、フォトエミッションの量子効率の大幅な改善が行われることを、実験的に示し、それを用いたRF電子銃の計算機シミュレーションによるパラメーターサーベイを行った。
金正 倫計; 野田 文章*
JAERI-Tech 99-011, 46 Pages, 1999/02
原研が進めている中性子科学研究計画では、大強度陽子ビーム及びそれによって駆動される強力中性子を用いて、基礎科学研究や工学研究の展開が提案されている。その中でも、短パルスで大強度の中性子を用いての中性子散乱実験は、この計画の大きな柱の1つである。線形加速器のみで、短パルス(1
s以下)で大強度(5MW)もの中性子ビームを発生させることは不可能であるので、線形加速器からのビームを短パルスで蓄積し、大強度ビームとして発生させる蓄積リングが必要となる。今回この蓄積リングの概念検討を行ったので、これまで検討した結果を報告する。
金正 倫計; 野田 文章*; 草野 譲一; 水本 元治
Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.411 - 413, 1998/11
中性子科学研究計画(NSP)で提案されている中性子散乱実験では、短パルス(パルス照射幅
1s)で、大強度(最大5MW)の中性子を生成する必要がある。線形加速器のみで短パルスで最大5MWもの大強度中性子ビームを発生させることは不可能であるので、線形加速器で加速されたいくつもの短パルスビームを大強度になるまで蓄積リングが必要となる。現在、線形加速器から蓄積リングへのビーム入射方法、ビーム蓄積、及びビーム取り出しなどについての検討を進めている。この会議では、これまでの検討結果を報告する。
王 元林
PNC TN9410 98-017, 21 Pages, 1998/02
"動燃大電流電子リニアックの入射部試験(1)"の報告書ではビーム電流100mA、バルス幅20s、繰り返し1Hzおよびビーム電流50mA、パルス幅1ms、0.5Hz、でエネルギー3.0MeVのビーム加速について報告したが、このビーム試験は、チョッパーとプリバンチャーシステムを使わない条件で実施した。入射部試験(2)では、チョッパーとプリバンチャーシステムを使用した試験を実施し、ビーム電流100mA、パルス幅3ms、繰り返し0.1Hz、エネルギー3.0MeVで非常に整ったスペクトラムの電子ビーム加速に成功した結果について報告する。
