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山本 昌亘; 野村 昌弘; 沖田 英史; 島田 太平; 田村 文彦; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 杉山 泰之*; 吉井 正人*
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2023(7), p.073G01_1 - 073G01_16, 2023/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Multidisciplinary)J-PARC 3GeVシンクロトロンでは、ビームの加速に金属磁性体を装荷した加速空胴を使用している。金属磁性体の広帯域特性を利用して、ビームを加速する周波数だけでなく、その高調波も増幅する多重高調波励振によってビームの安定加速を実現している。既設の空胴は真空管増幅器において、加速電場を発生させる絶縁ギャップの前後に個別に電圧を印加するプッシュプル励振となるよう設計されている。プッシュプル励振は、ビームを加速しない状態では高調波歪みを抑制でき、さらに空胴の長さを短くできる利点がある。しかし、大強度ビーム加速時にはビームが誘起する電圧によって多重高調波励振が歪められ、それを補正するために絶縁ギャップの前後にかかる陽極電圧振幅が深刻な不平衡を引き起こし、真空管の動作を制限してしまう。現状では、設計値である1MWビーム加速は達成できているが、より安定な運転を行う上では真空管の不平衡が問題となる。この問題を避けるため、シングルエンド励振の空胴を開発した。シングルエンド励振は本質的に不平衡が起こらず、さらに既設の空胴に対して遥かに少ない電力消費を達成できることが分かった。
田村 文彦
加速器, 18(3), p.151 - 160, 2021/10
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)の 低電力高周波(LLRF)制御システムは大強度ビームの加速に重要な役割を果たしている。初期システムは、10年以上にわたって大きな問題もなく順調に稼働していたが、システムに搭載されている古いFPGAの陳腐化により、長期的なメンテナンスが困難となった。そこで、次世代のLLRF制御システムを開発・導入した。次世代システムは、最新のプラットフォームであるMTCA.4を基にしている。このシステムの最も重要な新機能は、マルチハーモニックベクトルRF電圧制御フィードバックであり、設計ビームパワー1MWのビーム強度において、広帯域空胴での重いビーム負荷を初期システムで用いられているフィードフォワードよりもよく補正することができた。システムの詳細、調整結果の結果を報告する。次世代システムの導入は成功であった。
田村 文彦; 杉山 泰之*; 吉井 正人*; 山本 昌亘; 沖田 英史; 大森 千広*; 野村 昌弘; 島田 太平; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; et al.
Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.170 - 174, 2021/10
J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)における大強度陽子ビームの安定な加速のためには高精度で安定な低電力高周波(LLRF)制御システムが不可欠である。RCSのLLRF制御システムは運転開始から10年以上大きな問題なく運転されてきたが、構成要素であるデジタル部品の陳腐化により維持することが困難となっていた。このため、2016年より次世代LLRF制御システムの開発を行い、2019年に次世代システムへの置き換えを完了した。RCSの広帯域金属磁性体空胴のビームローディングを補償するにはマルチハーモニックの補償システムが必要である。次世代システムではマルチハーモニックベクトルrf電圧制御フィードバックを採用することで、旧システムにおけるフィードフォワード法を用いた補償よりも安定な大強度ビーム加速を実現した。本発表では、次世代システムの概要、ビーム試験結果を示すとともに、更なる性能向上に向けた取り組みについて報告する。
前川 雅樹; 益野 真一*; 平野 剛*; 近藤 政和*; 河裾 厚男; 伊藤 久義; 岡田 漱平
JAERI-Tech 2003-039, 52 Pages, 2003/03
JAERI-Tech-2003-039.pdf:5.14MB
高温下・応力下など極限環境下にあるバルク試料の陽電子消滅寿命測定を行うために、高速短パルス陽電子ビーム形成装置を製作した。本装置は陽電子消滅寿命測定に必要な時間間隔を持つ陽電子パルスビームを形成するための低速陽電子ビームパルス化部と、パルス圧縮とビーム加速を同時に行うことができる可能な高周波加速管より構成されている。本装置の特徴は、パルス化に用いる1keVの低エネルギービームと最大1MeVの高エネルギービームという2種類のビーム制御を同時に行う点にある。電子ビームによる動作試験では、最大1MeVのビームエネルギーが達成可能であること、試料部にて
0.5mmの低エミッタンスビームを形成できることを確認した。これらは陽電子測定に適合するものである。高速パルスビームの時間構造はサテライトパルスを含むものであったが、パルス化装置に入射する低速ビームのエネルギー広がりを低減すればシングルパルス形成が可能であるとの結果を得た。高速パルス陽電子ビーム形成では電子ビーム同様の加速エネルギーを確認した。エネルギー広がりに影響されにくいパルス化システムを構築しCW加速方式を採用することで高周波加速空洞を用いた陽電子消滅寿命測定システムを構築することが可能となることが明らかとなった。
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
1
,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。
益野 真一*; 岡田 漱平; 河裾 厚男
JAERI-Conf 97-003, p.472 - 475, 1997/00
陽電子線源が溶解するような高温でも材料バルクの欠陥挙動の解明などを可能にするため、高速陽電子パルスビーム形成装置(1MeV,100ps)の設計・製作を行っている。現在、線源格納部、低速陽電子ビーム発生・輸送部及び陽電子ビームを2nsの時間幅で切り出すためのチョッパー管の製作が完了している。この既製部分について100
Ciの陽電子源及び電子銃を用いて、両ビームの発生・輸送実験を行った。その結果、設計通りのビーム発生・輸送が確認された。しかし、陽電子源から放出された高エネルギー陽電子のうちモデレータを透過したものと、モデレータを叩き発生する二次電子が同時にチョッパー管まで輸送されることも確認できた。これら、今後製作するサブハーモニックバンチャー、加速キャビティーに輸送されターゲット部におけるノイズの原因となるため、磁場を用いて不要粒子除去ダクトの検討を進めている。
米原 博人; 鈴木 寛光; 青木 毅; 米山 勝治*; 上山 泰男*; 佐々木 泰*; 永淵 照康*; 林 壮一郎*; 横溝 英明
Proc. of the 1993 Particle Accelerator Conf., 0, p.2039 - 2041, 1993/00
SPring-8(大型放射光施設)のシンクロトロンの仕様およびレイアウトが決定した。本シンクロトロンは、電子および陽電子をリナックから1GeVで入射し、8GeVまで加速した後、ストレージリングへ入射するものである。繰り返し周期は、1Hzで、軸上の一回転入射方式を採用している。これまでに全ての研究開発が終了し、成果を得ている。例えば、高周波加速空洞では、250kWの入力電力が可能であることが確認され、キッカー電磁石においては、100nsec以下の立ち上がり時間が達成された。シンクロトロンのマシンの製作は1993年より開始し、1997年には完成する予定である。本論文では、シンクロトロンの性能および各機器の仕様の中で、主にラティス、入出射方式、マグネット、真空システム、高周波加速システム、ビームモニタ、ビーム輸送系およびタイミングシステムについて記述する。
大久保 牧夫
Proceedings of 12th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.104 - 106, 1987/00
特別な形状を持つ加速空洞では、加速に適した基本波及び高周波に共振させることが出来る。
森下 卓俊; 近藤 恭弘; 小栗 英知; 長谷川 和男; 田村 潤; 平野 耕一郎; 伊藤 崇; 南茂 今朝雄*; 杉村 高志*; 内藤 富士雄*
no journal, ,
J-PARC加速器はリニアック、3GeV-RCSおよび主リングで構成される。リニアックは、初段のイオン源で生成した負水素イオンを複数の高周波加速空洞を連携して加速し、RCSに入射している。高周波加速空洞は上流から高周波四重極空洞(RFQ), ドリフトチューブリニアック(DTL), 分離型DTL, 環結合空洞型結合(ACS)空洞からなる。リニアックでは2006年11月にビーム調整運転を開始し、2009年には実験施設へのビーム供給を開始した。2013年にはビームエネルギー増強のためACS加速空洞をインストールし、定格のビームエネルギーである400MeVに到達した。2014年には初段部(イオン源とRFQおよびビームチョッピングシステム)を一新し、ピーク電流50mAでの運転が可能になった。現在は中性子とミュオン実験に向けて0.27ms、ハドロン実験施設には0.1msのビームパルス幅で、ピーク電流50mAのビームをRCSに供給している。本ワークショップでは、高周波加速空洞の運転に関する進歩と動作安定性、および性能維持のためのメンテナンスについて報告する。
森下 卓俊
no journal, ,
加速器駆動システム(ADS)用加速器には、ビームトリップ 時に未臨界炉が受ける熱負荷の変動を低減するため、極めて高い運転安定性が求められる。同じく大強度陽子加速器であるJ-PARCリニアックにおいても、安定したビーム品質と高い稼働率の両立のため、加速空洞は、その運転安定性を高めることに注力されてきた。J-PARCリニアック高周波加速空洞は上流から高周波四重極空洞(RFQ), ドリフトチューブリニアック(DTL), 分離型DTL及び環結合空洞型結合(ACS)空洞からなる。リニアックでは2006年11月にビーム調整運転を開始し、2008年には実験施設へのビーム供給を開始した。本ワークショップでは、ADS用加速器開発に資するため、近年の高周波加速空洞の運転状況、特にビーム中断の要因となるトリップの発生頻度やその要因とともに、今後の改善計画を示す。合わせて、機器の故障等による運転中断事象の紹介や、予防的メンテナンスの詳細について報告する。
田村 文彦
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)に設置されたMTCA(マイクロTCA).4に基づく低電力高周波システムは、安定かつ確実に動作している。MTCA.4は、特に3GeVシンクロトロンからMLFに向けた安定な大強度ビーム供給に大きく貢献している。J-PARCでは、タイミングモジュールやビーム不安定性抑制のための新しいフィードバックシステムなど、いくつかの新たなMTCAアプリケーションプロジェクトがある。また、商用製品のMTCAデジタイザがビーム信号収集に利用されてようとしている。本発表では、J-PARCにおけるMTCAアプリケーションの現状と今後の計画について述べる。
