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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。
堀 利彦*; 千代 悦司; 山崎 正義*; 鈴木 浩幸*; 長谷川 和男
平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03
972MHz超伝導加速空洞のプロトタイプが製作され、この大電力試験が2004/10月より本格的に開始された。この試験に先立ち要求されたRF性能を十分満足できるよう(1)RF出力電力のパルス平坦部サグを改善するためのフィードフォワード方式でのクライストロン励振システム,(2)空洞供給電力の調整はカソード電圧可変方式で行うこと、の2つの新たな方式を採用しテストスタンドを運用した。結果、従来よりも安定で継続的な大電力RFの供給を行うことに成功し、3ms(長)パルス,300kW出力運転時の最適なマシンパラメータを確立することができた。
長谷川 和男; 大内 伸夫; 千代 悦司; 加古 永治*; 野口 修一*; 大内 徳人*; 宍戸 寿郎*; 土屋 清澄*
Proceedings of 34th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High Power Superconducting Ion, Proton and Multi-Species Linacs (HPSL 2005) (Internet), 5 Pages, 2005/00
原研は、高エネルギー加速器研究機構と共同で大強度陽子加速器施設(J-PARC)の建設を行っている。この第1期計画の加速器は、400MeVのリニアック(線形加速器),3GeVシンクロトロン,50GeVシンクロトロンの3基から構成される。第2期計画では、400MeVから600MeVまでの超伝導リニアックを建設し、放射性廃棄物の核変換実験に用いる予定である。その開発研究として、超伝導空洞を内蔵するクライオモジュールの設計と製作試験を進めており、これまでに2Kの冷却に成功した。ここではJ-PARC計画での超伝導リニアックの開発状況について報告する。
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。
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 11th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-11) (CD-ROM), 6 Pages, 2003/04
加速器駆動核変換システム(ADS)ではエネルギー約1GeV,ビームパワー数十MWの大強度陽子ビームが要求される。超伝導陽子線型加速器は大強度陽子ビームを発生させる最も有望なオプションである。原研では、超伝導陽子線型加速器のR&Dを1995年にKEKと共同で開始した。R&Dの第1ステップとして、単セル及び5セルの
(ビームの速度と光速の比)=0.5, 0.6, 0.9の空洞の試作を行った。試験の結果は良好であり、大強度陽子加速器に適用可能であることが示された。次のステップとして、クライオモジュール内での空洞性能を実証するために、クライオモジュール試作器を製作し、予備試験において設計電場強度を実現した。大強度陽子加速器計画(J-PARC)では、エネルギー領域400600MeVにおいて超伝導陽子線型加速器を計画しており、そのシステム設計を実施した。
竹内 末広
KEK Proceedings 2000-23, p.16 - 20, 2001/02
原研東海研のタンデム加速器の後段加速器としての超伝導ブースターは1994年4月に完成以来重大な故障やトラブルなく順調に稼働を続けており、重イオンビームを使った核物理・物質科学の研究に貢献してきている。超伝導空洞の現在の性能を中心に、稼働状況、各部の性能、これまであったトラブル等の現状報告をする。また近年行っているECR(電子サイクロトロン共鳴)放電による超伝導空洞の表面処理の研究について最近の結果を報告する。
長谷川 和男; 水本 元治; 大内 伸夫; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), 2 Pages, 1998/06
原研では、中性子科学研究のためにエネルギー1.5GeV平均ビームパワー8MWの大強度陽子加速器を提案しており、前段加速部となるRFQとDTLは常伝導空洞、高エネルギー加速部は超伝導空洞から構成される。ここでは、ビームダイナミックスの観点からの加速器設計パラメータとビームシミュレーション計算結果を報告する。設計では、パルス運転とCW運転の多様な運転モードに対しても良好なビーム特性が得られるように留意し、また、DTLと超伝導空洞部分には、equipartitioningの設計手法を取り入れ、エミッタンス増加の抑制をねらった。
竹内 末広; 松田 誠
Proc. of 19th Int. Linac Conf. (LINAC98), 1, p.67 - 69, 1998/00
原研東海のタンデム加速器のブースターとしての超伝導リニアックは、1994年に完成して以来4年間稼働を続けてきた。利用においてNi,Ge,Se,Zr,I,Auなどの重イオンを再加速し、重イオン核物理、固体物理の実験に供してきた。超伝導リニアックの性能は高いとはいえ、水素吸蔵による超伝導空洞のQ値の低下の問題があり、対策として対象となる空洞(~16空洞)を2~3分割して急速に冷却することによってQ値の低下を低減することに成功している。これによって当初の設計性能の5MV/m(加速電界)を達成した。また、水素脱ガスによるQ値改善の試みの結果と今後の計画を述べた。トラブルとしては最近冷え込んだ空洞に空気が大量にリークすることが発生した。このリークは破壊的なものではなく無事に空洞性能は回復した。結果的に使用しているニオブ製1/4波長型超伝導空洞は空気汚染に対しても強く優れていることがわかった。
竹内 末広; 松田 誠; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 大内 勲; 吉田 忠
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.121 - 123, 1998/00
原研タンデム加速器の超伝導ブースターは1994年の完成以来4年間、クライオスタットを開けるような故障はなく、順調に稼働を続けている。利用については、Ni,Se,Ge,Zr,I,Auなどのイオンが加速され核物理、固体物理の研究に利用されている。ブースターの加速部は40台のニオブ製1/4波長型超伝導空洞からなる。一部の空洞はニオブの中に水素を吸蔵しており冷凍機による遅い冷却では水素化の析出により空洞性能が低下している。冷却速度を上げるため、空洞を2ないしは3グループに分け分割冷却を実施し、オフラインの急速冷却の性能を比べて65%から80%の性能に回復することに成功し、設計性能である5MV/mの加速電界を越える、5.4MV/mの加速限界(平均)で運転可能になった。最近リークトラブルが発生したが、空洞性能に異常はなかったことについて発表する。
長谷川 和男; 水本 元治; 草野 譲一; 富澤 哲男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 赤岡 伸雄*; et al.
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.19 - 21, 1998/00
中性子科学研究計画に使用する大強度陽子加速器(エネルギー1.5GeV、平均ビームパワー8MW)の開発を進めている。30~50mAの比較的高電流を加速するパルス運転と、10mA以下の低電流のCW運転モードを両立するために、それぞれの入射器を独立に最適化設計し、7MeVのエネルギー部分で合流する構成とした。このシステム設計に基づき、各加速器要素のビームダイナミックスや工学的な設計検討を進めている。また、負水素イオン源を試作し基本的な特性の取得を開始するとともに、RFQやDTLのCWハイパワー試験、超伝導加速空胴の試作試験を行っており、その開発の現状について報告する。
草野 譲一; 大内 伸夫; 赤岡 伸雄*; 富澤 哲男; 竹内 末広; 水本 元治; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 井上 均*; 小野 正明*; et al.
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.124 - 126, 1998/00
中性子科学研究計画の下で開発中のビーム出力8MWの大強度陽子加速器ではリニアック高エネルギー加速部(0.1GeV~5GeV)に600MHzの超伝導加速空胴の使用をしており、そのための開発を3年前からKEKと共同で進めて来た。これまでにKEKトリスタン加速器の経験を基に空胴形状の検討、空胴構造強度の検討、ビームダイナミックスの検討を行うと共に単セル空胴の製作と性能評価を行って来た。本発表では、第1ステップとしての単セル空胴3基の性能試験結果・評価と、第2ステップとして開始した5連セル空胴試験のための機器整備状況の現状を報告する。
大内 伸夫; 草野 譲一; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 井上 均*; 小野 正明*; 宍戸 寿郎*; 水本 元治; B.Fechner*; 椋木 健*; et al.
Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.167 - 169, 1997/00
原研では、中性子科学研究計画の一環として超電導陽子加速器の開発をKEKと共同で行っている。その第一ステップとして、(粒子速度と光速との比)~0.5の超伝導単セル空洞の試作及び試験を原研・KEKの双方で行った。原研では、周波数600MHz、=0.5の空洞を試作した。表面処理としてバレル研磨と電解研磨を行い、原研の高圧水洗浄装置で洗浄を行った後に試験を行った。その結果、温度4.2Kで最大表面電界20MV/m、2.1Kで26.6MV/mを達成した。KEKでは、周波数1.3GHz、=0.45の空洞を試作した。表面処理としてバレル研磨、化学研磨、電解研磨を行い、高圧水洗浄後に試験を行った。その結果、温度1.9Kにおいて最大表面電界52.8MV/mを達成した。いずれも、目標値16MV/mを十分に満足している。
柴田 理尋; 石井 哲朗; 竹内 末広
KEK-PROC-93-10, p.296 - 298, 1993/08
原研タンデム加速器では、46個のNb製超伝導空洞をもつ後段ブースターリニアックを建設中である。現在、すべての空洞について表面処理を終了し、そのうち30個の空洞についてオフラインの性能試験を行なった。その結果、最高電位勾配12.7MV/mをえた。また、4Wの高周波入力に対し、平均約7MV/mの加速電位勾配をえた。ニオブ製の超伝導空洞では、120K付近をゆっくり冷却するとQ値が劣化する問題があるが、我々は冷却時の120K付近での滞在温度、滞在時間を変えてQ劣化について調べた。滞在時間(130K~90K)が長いほどQ劣化が著しく、一桁にも及ぶ場合があることがわかった。