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奥村 義和
Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.194 - 198, 2014/10
核融合エネルギーの実現に向けた幅広いアプローチ協定のもとで、国際核融合中性子照射施設(IFMIF)の工学設計工学実証活動(EVEDA)が2007年から実施されている。工学実証における最大の課題が大電流線形加速器である。特に、空間電荷が問題となる低エネルギー側の、入射器(100keV/140mA/CW)、高周波四重極加速器(RFQ: 5MeV/125mA/CW)、そして超伝導リニアックの初段(9MeV/125mA/CW)については、実機の建設判断を下す前に工学実証を行う必要がある。そこで、入射器と超伝導リニアックはフランス原子力庁サクレー研究所(CEA Saclay)が、RFQはイタリアのINFN研究所が、そして高周波電源やビームダンプ等はスペインのシーマット研究所が、建屋や全体制御系は日本が中心となって分担し、青森県六ヶ所村に新設された国際核融合エネルギー研究センターにおいて実証試験を行うことになっている。既に、入射器は予備試験を終えてフランスから六ヶ所村に到着し据付がほぼ完了した。現状と今後の予定について報告する。
荒川 和夫
原子力年鑑2006年版, p.125 - 126, 2005/10
イオン,RI,陽電子,中性子等のビーム利用に関する研究は、農業,工業,医療及び環境科学などの研究分野に新しい研究手段を提供し、科学技術の発展に寄与するばかりでなく、幅広い産業分野で大きなブレークスルーをもたらすものとして期待されている。こうした観点から、先進小型加速器の開発の経緯と現状,イオンビーム利用の現状と加速器施設整備計画の進捗及び自由電子レーザーの開発の現状と利用計画について概観した。
超伝導加速空洞の開発株本 裕史; 竹内 末広; 松田 誠; 仲野谷 孝充
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.135 - 137, 2004/06
原研タンデム加速器では短寿命核,安定核ビームを発生するKEK・原研共同研究施設を建設している。2004年度中にエネルギー1.0MeV/核子で運転を開始する予定であるが、将来的にはイオンをブースターで再加速し約7.0MeV/核子のビームを得る計画を立案している。イオンをブースターで再加速するためには2.0MeV/核子まで加速する必要があり、前段加速器としてLow超伝導加速空洞の開発を進めている。ブースターは共振周波数129.8MHzの超伝導リニアックで、40個の空洞から構成されている。空洞は2ギャップの同軸1/4波長型共振器で、最適ビーム速度optは光速の10%に設計されている。このopt=10%空洞の前段から8個を開発中の3ギャップ同軸2芯1/4波長型共振器(opt=約6%)に置き換え、1.0MeV/核子のイオンを2.0MeV/核子まで加速する。さらにopt=10%空洞を後段に4個追加し、合計36個のopt=10%空洞で再加速すればクーロン障壁を越えるエネルギー約7.0MeV/核子の短寿命核,安定核ビームを得ることができる。現在、モデル空洞で設計の検討を行っており、年度内にニオビウムでプロトタイプを製作する予定である。
峰原 英介
Proceedings of ARTA 2004, p.75 - 76, 2004/00
原研超伝導リニアック駆動自由電子レーザーは、世界で唯一、波長可変,6%高変換効率,数百フェムト秒,2.34kW高出力FEL光を生成することに成功している。これをさらに高効率化,非放射線発生装置化,小型化,高出力化することによって大規模で広範囲な産業応用を可能にするためにはどのような加速器技術が具体的に必要なのかについて以下に議論し、報告する。具体的な産業応用として原子力エネルギー分野等を取り上げ、幾つかの加速器関連あるいは非加速器関連技術に関する応用時に必要な要求について議論する。
荒川 和夫
原子力年鑑2004年版, p.196 - 197, 2003/11
イオン、RI、陽電子、中性子等のビーム利用に関する研究は、原子核物理などの基礎科学だけでなく、工業、医療、農業、環境科学などの研究分野に新しい研究手段を提供し、科学技術の発展に寄与するばかりでなく、幅広い産業分野で大きなブレークスルーをもたらすものとして期待されている。こうした観点から、先進小型加速器開発計画のこれまでの経緯と開発の現状について概観した。さらに、イオンビーム利用では、理研のRIビームファクトリプロジェクト、原研・KEKの中性子科学研究計画についての現状と利用計画、放射線高度利用研究などビーム利用の現状について概観するとともに、レーザーの利用における自由電子レーザーの開発の経緯と現状、及び利用計画について概観した。
羽島 良一; 峰原 英介
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 507(1-2), p.141 - 145, 2003/07
被引用回数：4 パーセンタイル：33.69(Instruments & Instrumentation)原研FELでは、10kW FEL出力を目指したエネルギー回収型リニアック(ERL)の開発を行なっている。このERLでは、FEL発振に使われた電子ビームが、トリプル・ベンド型の回収軌道を通って主加速器に戻り、2MeVまで減速される。FEL発振の結果としてエネルギー分散が大きくなった電子ビームを電流損失なく減速するためには、回収軌道の注意深い設計が必要である。本稿では、FELシミュレーションコードと電子ビーム輸送コードを組み合わせて、回収軌道における電子ビームのダイナミクスを解析した結果を報告する。また、2MeVビームを効率良く捕獲するためのビームダンプの設計についても述べる。
羽島 良一; 静間 俊行; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 507(1-2), p.115 - 119, 2003/07
被引用回数：24 パーセンタイル：81.86(Instruments & Instrumentation)原研自由電子レーザーでは、高出力FELを目指したエネルギー回収型リニアック(ERL)の開発を行なっている。ERLの製作と据付作業を昨年末までに完了し、その後ビーム調整を進めてきたところ、2002年2月に最初のエネルギー回収動作を確認するに至った。原研ERLの現在のパラメータは、入射エネルギー2.5MeV,加速後エネルギー17MeV,平均電流 5mA,バンチ繰り返し10MHzなどである。今後は、10kW FELを目指した装置開発を行ない、平均電流を40mAまで増大させる計画である。
沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 永井 良治; 西森 信行
Proceedings of 2003 Particle Accelerator Conference (PAC 2003) (CD-ROM), p.3446 - 3448, 2003/00
原研超伝導リニアックFELにおいてエネルギー回収に成功した。エネルギー回収の有無により、高周波源から供給される高周波電力からほぼ100%のエネルギー回収に成功した。これにより高周波電力の増強なしに大電流の加速が可能で、大出力FELが期待できる。しかし、周回電子ビームが軌道中心からずれると横方向の高調波を励起し、周回ビームと高調波が同期してしまうと高調波が増幅され、電子ビームが横方向にキックされビームが不安定になる恐れがある。そこで、原研超伝導リニアックFELのHOM特性を調べるとともに、横方向HOMによるビーム不安定性を調べる数値解析コードを開発し、電流制限は数A以上と十分大きいことがわかった。さらに空洞内で励起されている各高調波の周波数,パワーを詳細に解析することにより、エネルギー回収時に強く励起されるモードを特定し、計算結果と比較することによりHOM不安定性を詳細に分析した。さらなる高出力化のための電子銃や高周波系などの現状と今後の計画についても述べる。
大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 長谷川 和男; 竹田 修*; 吉川 博; 松岡 雅則*; 大谷 利宏*; 加古 永治*; et al.
Proceedings of 21st International Linear Accelerator Conference, p.488 - 490, 2003/00
原研では、KEKと共同で超伝導陽子リニアックの開発を進めている。空洞性能とパルス運転時の安定な加速電界を実証するために、600MHz超伝導クライオモジュールを製作した。クライオモジュールは=0.6の超伝導5セル空洞を2台実装しており、運転温度2Kで設計されている。クライオモジュールの低温試験は液体ヘリウム冷却により4Kと2Kで実施し、空洞への熱侵入,負荷Q値,チューニング感度,ヘリウム容器の圧力に対する周波数変化及びローレンツ力デチューニングの測定を行った。測定結果はおおむね設計計算値と良好な一致を示したが、熱侵入量に関しては設計値1.7Wに対して測定値10Wとかなり大きな値を示した。また、ローレンツ力デチューニング量については、1つの空洞は設計値と一致したが、もう一方の空洞は設計値よりも高めの結果となった。また、予備的な横測定として大電力高周波試験を実施し、CW運転で最大表面電界10MV/m、パルス運転で16MV/m(定格電界強度)まで達成した。現在、パルス運転時の安定な加速電界を実証するために、高周波制御系の最適化を行っている。
沢村 勝; 羽島 良一; 岩下 芳久*; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介
Proceedings of 27th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.275 - 277, 2002/08
エネルギー回収型FELでは高周波電力の増強なしに大電流の加速が可能で、大出力FELが期待できる。しかし、周回電子ビームが軌道中心からずれると横方向の高調波を励起し、周回ビームと高調波が同期してしまうと高調波が増幅され、電子ビームが横方向にキックされビームが不安定になる恐れがある。そこで、原研超伝導リニアックFELのHOM特性を調べた。このパラメータを用いて横方向HOMによるビーム不安定性を調べる数値解析コードを開発し、電流制限は数A以上と十分大きいことがわかった。
静間 俊行; 羽島 良一; 峰原 英介
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.569 - 573, 2001/12
被引用回数：1 パーセンタイル：12.96(Instruments & Instrumentation)自由電子レーザー研究グループでは、超伝導リニアックを用いた高出力自由電子レーザーの開発を行ってきた。現在、波長領域20-30
mにおいて、マクロ平均出力2kW以上の安定したレーザー発振に成功している。レーザー出力のさらなる向上のため、ビームエネルギー回収実験を計画している。本会議では、エネルギー回収輸送系の詳細な設計について報告するとともに、この輸送系での電子ビームの運動学のシミュレーション結果について報告する。
長谷川 和男; 加藤 隆夫*; 原研/KEKリニアック設計チーム
JAERI-Conf 2001-002, p.185 - 190, 2001/03
KEKと原研が共同で進めている大強度陽子加速器計画(統合計画)に使用するリニアックの設計について報告する。リニアックの全長は約360mで、常伝導と超伝導の加速構造から構成される。設計加速電流(ピーク値)は50mA,デューティは2.5%である。上流部の常伝導リニアックは、イオン源,RFQ,DTL,SDTLそして CCLから構成され、負水素イオンを400MeVまで加速する。このビームを3GeVシンクロトロンと超伝導リニアックにそれぞれ25Hzで同時に入射し、両施設でビームを有効に利用できるスキームとしている。超伝導リニアックではさらに600MeVまで加速し、核変換実験施設にビームを供給するが、将来の3GeVビームパワーの増強のためにシンクロトロンへの入射も視野に入れた設計を行っている。
長谷川 和男; 大内 伸夫; 椋木 健*
KEK Proceedings 2000-23, p.31 - 33, 2001/02
原研とKEKの大強度陽子加速器計画に使用する超伝導リニアックのシステム設計を行った。超伝導空洞では、加速電場勾配を決めるのは空洞内の最大電場による放電ではなく、マルチパクタリングによる発熱であるとの仮説を採用し、従来からの設計基準の変更を行った。また、ビームダクト径の見直しにより、ローレンツストリッピングを避けるQ磁石長の再評価や、エミッタンス増加を抑えるEquipartitioning条件の見直しを行った。400~600MeVの範囲で、従来の長さ109m,モジュール数21台の超伝導リニアックが、今回の設計で、それぞれ69m,15台と長さ,代数ともに大幅に削減される結果を得た。また、200~400MeVの範囲では、長さ95m、モジュール数23台であり、結合空洞型リニアックと同等規模のシステムとなることが示された。
水本 元治
KEK Proceedings 2000-23, p.1 - 3, 2001/02
原研とKEKは、大強度陽子加速器計画を共同で推進している。本計画は、加速器によって発生させられる、陽子ビーム及び2次的な中性子、中間子ビーム等を用いて、生命・物質科学,素粒子・原子核物理,放射性廃棄物の核変換技術等の研究・開発を行う。本報告では、加速器施設のうち、本計画の特徴の一つである超伝導リニアックの開発の現状を示すとともに、開発の考え方を述べる。また、超伝導リニアックがここ数年世界的にも大きな関心を呼び起こしていることから、米国SNS(核破砕中性子源)計画における超伝導リニアックの概要を中心に世界の現状についても紹介する。
長谷川 和男; 水本 元治; 大内 伸夫; 野口 修一*
KEK Proceedings 99-25, p.28 - 32, 2000/02
原研とKEKの統合計画に使用する超伝導リニアックのシステム設計を行った。エネルギー範囲397~1000MeVについて、現時点で候補となる加速周波数648と972MHzの2通りを検討した。空洞グループの分割は従来の設計よりも細分化し、加速効率の向上を図るとともに、縦方向エミッタンスの悪化に対し、より余裕を持った設計とした。Q磁石の磁場勾配はローレンツストリッピングの限界を考慮し、Equipartitioniong法に基づき決定した。この結果、7セルの空洞を6種類使い、648MHzでは247m、972MHzでは214mのリニアックをそれぞれ設計した。前者は従来設計(同じ加速エネルギー範囲の部分)とほぼ同等の長さであるが、ビームシミュレーションの結果、位相や電圧制御の誤差に対して2倍以上の余裕を持った良好な特性であることが示された。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 市原 正弘; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.
KEK Proceedings 99-25, p.3 - 5, 2000/02
高エネルギー加速器研究機構と日本原子力研究所とが協力して推進している統合計画では、中性子散乱・原子核物理などの基礎研究と放射性廃棄物の消滅処理などの工学試験を行うための大強度陽子加速器の建設を提案している。この加速器は世界最大規模のビーム出力を持つことになりさまざまな開発課題がある。その中でも、超伝導リニアックの開発と低エネルギー加速部の高デューティ化が大電流陽子ビームを加速するうえで主要な技術課題となる。本発表では、開発の位置づけ、超伝導リニアック部の構成、日本原子力研究所の施設で進めてきた超伝導空胴開発の現状を要約するとともに、イオン源, RFQ, DTLの開発の現状を報告する。
長谷川 和男; 加藤 隆夫*; KEK/JAERI Joint Project Acceleator Team
Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 1 Pages, 2000/00
KEKのJHF計画と原研の中性子科学研究計画が、素粒子・原子核物理、生命・物質科学、原子力技術の研究開発を目的に、大強度陽子加速器計画として統合された。この計画に使われる加速器は、常伝導と超伝導のリニアック、3GeVと50GeVのシンクロトロンから構成される。常伝導のリニアックは、イオン源,RFQ,DTL,SDTLそしてCCLから構成され、400MeVのビームを3GeVシンクロトロンと超伝導リニアックにそれぞれ25Hzで同時に入射する特徴を持っている。超伝導リニアックでは、600MeVまで加速し核変換研究施設にビームを供給するが、ビームパワーの増強のための3GeVのシンクロトロンへの入射も考慮した設計となっている。本発表では、運転形態や設計上多くの特徴を持つリニアックについて、KEKと原研が共同で行ってきた設計内容と要素技術開発の現状を報告する。
大内 伸夫; 水本 元治; 草野 譲一; 千代 悦司; 長谷川 和男; 赤岡 伸雄*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 加古 永治*; 井上 均*; et al.
Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 1 Pages, 2000/00
原研とKEKとの共同で進めている「大強度陽子加速器計画」では高エネルギーリニアック部で超伝導リニアックの採用を予定している。これまで単セル空胴及び5連セル空胴を製作しその性能試験を実施した結果、空胴性能の目標値16MV/mを達成している。また400MeVから600MeVの領域におけるシステム設計の結果良好なビームが得られる見通しを得た。また、パルス運転の際の空胴内電場についても新たな手法による詳細な解析を進め安定な運転が可能なことを示した。
草野 譲一; 大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 竹田 修*; 松岡 雅則*; 斎藤 健治*; 野口 修一*; 井上 均*; 椋木 健*; 水本 元治
Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.317 - 319, 2000/00
原研と高エネルギー加速器研究機構(KEK)との共同で建設を進めようとしている「大強度陽子加速器計画」では、陽子エネルギー200MeV~600MeVの範囲の線形加速器(リニアック)に加速効率の良い超伝導リニアックの採用を予定している。1995年から、KEKとの共同研究として開発を進めてきた超伝導加速空胴は単セル空胴では、世界最高の表面電界強度を得るなど着実な成果を挙げた。開発の第2ステップとして実機に近い多連セル空胴の試作開発を1998年から開始し、2000年春までにエネルギー領域の異なる2種類の空胴(=0.5と=0.89各5連セル空胴)の試作試験を行ったので報告する。空胴性能としては目標値(最大表面電解値で16MV/m)を達成しているが、単セル空胴性能と比較すると限界値が低く、この原因を検討している。
沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 西森 信行; 峰原 英介
Review of Scientific Instruments, 70(10), p.3865 - 3868, 1999/00
被引用回数：4 パーセンタイル：38.44(Instruments & Instrumentation)高出力・高効率の自由電子レーザーのためには、ハイデューティー運転と消費電力を少なくするために超伝導リニアックが必要となる。原研自由電子レーザー用超伝導リニアックは250kV電子銃、83.3MHzの常伝導サブ・ハーモニック・バンチャ(SHB),499.8MHzの単セルと5セルの超伝導空洞が各2組で構成されている。電子銃は空間電荷効果を減らすために200kV近辺で運転されている。SHBと2つの単セル空洞の組み合わせにより熱陰極カソードとグリッドパルサーの電子銃であっても10A以上の高電流ビームが可能になった。バンチ長とエネルギーの測定半値幅は22psと1%以下であった。このビームを用いて波長24-28mで0.1kWの準CWモードでの発振を達成した。
