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小林 鉄也; 千代 悦司; 穴見 昌三*; 山口 誠哉*; 道園 真一郎*
Proceedings of 27th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.302 - 304, 2002/08
KEK/JAERI統合計画の陽子リニアックでは、加速電場(324MHz及び972MHz)の位相,振幅変動をそれぞれ
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,1%以内に抑えなければならない。ゆえに、その基準信号の分配においても高安定なものが要求される。12MHzの基準信号は光伝送によって約50台の各クライストロン駆動システムへと分配される。このため光コンポーネント(位相安定化光ファイバ,E/O,O/E等)の特性は非常に重要で性能評価・検討を行った。既製のものでは要求される性能に対して不十分であり、E/O,O/Eに関しては新たに開発を行っている。その性能評価結果と、提案される高周波基準信号分配システムを報告する。
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。
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; 千代 悦司; 築島 千尋*; 椋木 健*
Proceedings of 20th International Linac Conference (CD-ROM), 1 Pages, 2000/00
原研とKEKは共同で大強度陽子加速器計画を推進している。計画の中核をなす大強度陽子加速器のうち、リニアック高エネルギー部には超伝導加速器を採用する予定である。大強度陽子加速器用リニアックは、1°,1%以下の加速電場安定度が要求されているが、超伝導空胴のパルス運転では、ダイナミックローレンツデチューニングにより加速電場が乱される。その評価を行うために、ダイナミックローレンツデチューニングを記述するモデルを新たに開発した。モデル計算結果は実験結果と良好な一致を得た。上記モデルを空胴のRF制御シミュレーションに適用した結果、空胴電圧を滑らかに立ち上げ、立ち下げることによって、超伝導空胴のパルス運転において十分な安定度を得ることが示された。
長谷川 和男; 水本 元治; 大内 伸夫; 本田 陽一郎*; 伊野 浩史*
Journal of Nuclear Science and Technology, 36(5), p.451 - 458, 1999/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)原研では中性子科学研究計画を提案している。この計画はエネルギー1.5GeV、平均ビームパワーで8MWまでのパルスと連続(CW)の陽子ビームを必要とする。本論文では、この計画に用いるリニアック設計の考え方とパラメータについて述べる。初段加速部は常伝導加速構造であるRFQ,DTL,SDTLから構成され、高エネルギー加速部には超伝導構造を採用した。リニアックはパルス用とCW用の2本の入射ラインを持ち、これらは7MeVで合流する。全長は約900mでほとんど(75%以上)は超伝導部分である。エミッタンス増加の低減をねらう新しい考え方であるEquipartitioningの手法を、DTL,SDTL並びに超伝導加速部の設計に適用した。従来の定位相進みに基づく設計と比較し、縦方向エミッタンス増加を抑えることに特に有効であることを示した。
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。
赤図 伸雄*; 長谷川 和男; 本田 陽一郎*; 草野 譲一; 水本 元治; 椋木 健*; 大内 伸夫; 井上 均*; 野口 修一*; 斎藤 健治*
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.734 - 736, 1998/01
原研の中性子科学研究計画用の大強度陽子加速器実現のために、その基幹部分となる超伝導方式の陽子リニアックの開発を進めて来た。本報告はKEK(高エネルギー加速器研究機構)の超伝導加速器グループと共同研究で開発して来た
=0.5のエネルギー領域の超伝導単セル空胴についての設計・製作・測定・評価について報告する。超伝導単セル空胴は共振周波600MHzの高純度ニオブ機から製作された楕円空胴であり、空胴内壁の表面処理として(1)プラスチックチップを用いた機械研磨、(2)電解研磨、(3)真空加熱炉による水素脱ガス、(4)超純水高圧洗浄のプロセスを経て、液体ヘリウム環境のクライオスタット内で、加速高周波特性を測定した。環境温度2K(超流動ヘリウム温度)で、表面最大電解強度44MV/mの世界最高値が得られた。
小栗 英知; 水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 金正 倫計; 奥村 義和; 戸内 豊*
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.749 - 751, 1998/01
原研では中性子科学研究計画の一環として、ビームパワー8MWの大強度陽子リニアックの建設を計画している。現在、陽子リニアックの入射部に相当する正イオン源とRFQを組み合わせたビーム試験を実施しており、ピークビーム電流80mA、デューティーファクター8%の2MeVビーム加速に成功している。また負水素イオン源の開発も進行中であり、正イオン源を改造した負イオン源にてアークパワー18KWに対し、5.5mAの負イオンビームを得ている。現在、本実験結果を基に、新しい負イオン源の設計、製作を行っている。
大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; 小野 正明*; et al.
Development of Large Scale Superconducting Radio Frequency (SRF) Technologies, p.50 - 55, 1998/00
原研では、大強度陽子加速器により駆動される強力核破砕中性子源を核とした中性子科学研究計画を提案している。リニアックの加速エネルギー及び最大平均ビーム電流は、それぞれ1.5GeV、5.3mAであり、0.1GeV以上の高エネルギー領域では超伝導加速器の採用を計画している。このため、超伝導陽子リニアックの設計開発をKEKと共同で進めている。ここで、超伝導空胴は陽子の速度に合わせるため8個のセクションに分割される。空胴の設計においては、RF及び構造解析を行った。また、空胴の開発では、テストスタンドを整備するとともに、=0.5単セル空胴を2台試作し、性能試験を行った。結果は良好で、最大表面電界44MV/m及びQ値3
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を達成した。これらの値は、設計パラメータを十分に満足するものである。
竹内 末広; 松田 誠; 峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 大内 伸夫; 草野 譲一; et al.
Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.233 - 236, 1998/00
原研には高周波超電導技術と加速器に応用してきた、あるいは応用し始めたグループが3つある。1つは原研タンデムブースターで、46台の超電導空洞からなる重イオンリニアツクを1994年に完成させ、その後故障なく高い性能を維持し、重イオン核物理等の実験に奉仕している。次は原研自由電子レーザーで、世界に数少ない超電導電子リニアックを用いた自由電子レーザーを1995年に稼動開始し、レーザー発光の実験を遂行している。3つ目は陽子加速器の開発グループである。原研では中性子科学研究用1.5GeV陽子リニアツクの高エネルギー部を超電導リニアックによることを決めた。このグループでは(=ビーム速度/光速)=0.5の超電導空洞の開発に着手し、テストで高い性能を得た。以上3グループの活動状況と成果の概要を発表する。
赤岡 伸雄*; 草野 譲一; 大内 伸夫; 水本 元治; 竹田 修*; 野口 修一*; 斎藤 健治*; 小野 正明*; 加古 永治*; 宍戸 寿郎*
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.289 - 291, 1998/00
中性子科学研究計画における大強度陽子加速器の高エネルギー加速部に用いる超伝導加速空胴の開発を行っている。これまでに空胴の形状、構造強度及びビームダイナミックスの検討が進められてきた。それと平行して単セル空胴の製作、性能評価を行ってきた。そして空胴の性能評価を行う上で必要となるテストスタンドの整備を行っている。このテストスタンドの一部である高圧水洗浄システムは、超伝導空胴の最終洗浄法として必要不可欠のもので、空胴の性能を決定付ける要素の一つになっている。このたび、本装置をKEKのLバンド空胴に適用し性能評価を行った。その結果について報告する。
千代 悦司*; 高戸 浩史*; 戸内 豊*; 草野 譲一; 水本 元治
Proceedings of 23rd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.243 - 245, 1998/00
原研、中性子科学研究用加速器の高周波源について発表を行う。本発表では、超伝導リニアックの高周波源について検討し、空胴RF励振方法やローレンツ力の影響を評価する。また、増幅管をクライストロンやIOTで構築したときのシステム検討を報告する。RF励振方法では、パルス励振と連続励振とを比較し、その励振方法によるローレンツ力に対する空胴デチューンの対応方法の違いを評価し、空胴励振のタイムパターンを示した。ローレンツ力の影響の評価では、空胴共振周波数の変化に対するRF電力の増加量及び空胴電圧の変化、電場立ち上がり特性を評価した。システム検討では、実在するクライストロンをモデルにしてRF源の供給電力及び効率を計算した。またIOTを増幅管とするときの特長及び問題点を示した。最後に、RF励振方法と増幅管種の組み合わせについて所見を記述した。
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。
千代 悦司*; 伊野 浩史*; 大内 伸夫; 壁谷 善三郎*; 水本 元治
Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.215 - 217, 1997/00
加速エネルギ2MeVから10MeVまでのドリフトチューブリニアック(DTL)のRF特性は、コールドモデルを用いて調査された。コールドモデルはアルミニウム製で60セルからなり、加速電場を安定化するためポストカプラーが取り付けられている。本研究では、ポストカプラー挿入本数に対するRF特性の依存性を評価した。1セル毎にポストを挿入すると、TMモードとポストモードとの間に別の励起モードが観測された。このモードは加速電場に大きな撹乱を与えるため、安定した電場分布が得られなかった。挿入本数を減らすと、このモードは消失し、均一な分布が得られた。分布の均一性、デチューニング感度、TM
とTM
とのモード間隔などのポストカプラーによる安定化の影響は、挿入本数が減少するほど弱くなった。
水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 戸内 豊*; 本田 陽一郎*; 椋木 健*; 伊野 浩史*; et al.
Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.130 - 132, 1997/00
原研では核破砕中性子源を用いた基礎科学の推進や消滅処理の工学的研究を目的として中性子科学研究計画を提案している。この計画では、加速エネルギー1.5GeV、加速電流値最大5.33mAの大強度リニアックと5MWクラスの蓄積リングの開発が必要とされる。現在、加速器の入射部(高輝度負イオン源、高周波四重極リニアック(RFQ)、ドリフトチューブリニアック(DTL)、高周波源等)と、高エネルギー加速部を構成する超伝導加速空胴の開発を進めている。本発表では中性子科学計画の概要を紹介すると共に、加速器技術開発の成果と加速器の基本構成、システム検討等の結果を報告する。
本田 陽一郎*; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治
Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.314 - 316, 1997/00
「中性子科学研究計画」では、エネルギー100~1500MeVの超伝導陽子リニアックの適用が検討されている。本報告では、ビーム軌道計算コードを使用した概念設計検討について報告する。この加速器はある一定エネルギー区間を同じ形状の空洞で加速することを前提にしており、同じ空洞を適用するエネルギー区分、適用する空洞長、エネルギーゲインの分配、加速器長の積算、RF壁ロスの見積収束系の構成について検討を行った。ビームシミュレーションによる評価を行うとともに、今後の課題をまとめる。
杉本 昌義; 金正 倫計; M.Chernogubovsky*; 川合 将義*; 北條 義文*
Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.101 - 103, 1997/00
IFMIFの概念設計活動は昨年12月に最終報告書を完成し終了した。今年から数年間は工学実証にはいる前に概念設計の詳細化という観点からIFMIF加速器特有の技術課題を再検討していくことになった。これを受けて去る5月にはRFQのビーケムダイナミクスを中心とした技術会合が開催された。この内容を含め、加速器技術に関する課題の現状を報告する。
杉本 昌義
Proc. of the 20th Linear Accelerator Meeting in Japan, 0, p.97 - 99, 1995/00
IEA/FPCCの勧告に基き、国際協力により国際核融合材料照射施設(IFMIF)の概念設計活動(CDA)が平成7年2月から2年間の予定で開催された。参加国は日・米・欧州・ロシアで議長国を日本が努める。施設の核となるのはd-Li反応を用いた強力中性子源であり、必要とされる重陽子加速器は総電流250mAを連続波でビーム加速できるもので、出力エネルギーは30、35、40MeVを選択可能、安定度は1%以内、稼動率70%以上である。現在、1台当り125mAのリニアックを2台並列につくりそれらを合わせて所定の電流を得るような概念をベースに種々の検討が進行中である。
