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論文

Status report on the JAERI AVF cyclotron system

中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 田村 宏行; 倉島 俊; 横田 渉; 奥村 進; 福田 光宏; 赤岩 勝弘*; et al.

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.193 - 195, 2001/00

原研高崎のAVFサイクロトロン装置は、1991年3月のファーストビーム以来、特に深刻な故障もなく、順調に運転されている。年間の運転時間は、最近8年間での平均で約3200時間である。この2年間では、われわれは以下に示すような開発や改良を実施した。専用冷却システムの追加によるサイクロトロンビームの安定化、第5高調波RFを用いたフラットトップ装置の検討と設計,放射線遮蔽のためのロータリーシャッターの改造及びマグネティックチャンネルとその電源の増強等である。さらに、冷却系のための循環ポンプの更新,電源盤内のシャント抵抗の交換及び基幹ビーム輸送ラインでのいくつかの電磁石の再アラインメント等も、実施された。

論文

Acceleration test of M/Q=2 and 4 cocktail beams and study of multiturn extraction

横田 渉; 福田 光宏; 奥村 進; 荒川 和夫; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; 田村 宏行; 倉島 俊; 中村 義輝; et al.

JAERI-Review 2000-024, TIARA Annual Report 1999, p.273 - 275, 2000/10

ほぼ等しい質量数対価数比(M/Q)を持つイオン種を短時間で交換するカクテルビーム加速技術は、広範囲のLETを必要とする宇宙半導体の開発等に不可欠である。現在TIARAではM/Q=5カクテル($$^{15}$$N$$^{3+}$$,$$^{20}$$Ne$$^{4+}$$,$$^{40}$$Ar$$^{8+}$$,$$^{84}$$Kr$$^{17+}$$)が利用できる。M/Q=2($$^{4}$$Ne$$^{2+}$$,$$^{12}$$C$$^{6+}$$,$$^{14}$$N$$^{7+}$$,$$^{16}$$O$$^{8+}$$,$$^{20}$$Ne$$^{10+}$$,$$^{36}$$Ar$$^{8+}$$)及びM/Q=4($$^{4}$$He$$^{+}$$,$$^{12}$$C$$^{13+}$$,$$^{16}$$O$$^{4+}$$,$$^{20}$$Ne$$^{5+}$$,$$^{40}$$Ar$$^{10+}$$,$$^{84}$$Kr$$^{21+}$$)カクテルについては異種イオンが混入するという問題があり、混入比を低減する技術開発を行った。その結果、一部のイオン種を除き、混入比を1$$times$$10$$^{-4}$$以下にすることに成功した。マルチターンの形成過程の解明は、P-チョッパーとS-チョッパーの組み合わせによるシングルパルス形成に必要なだけでなく、サイクロトロンのビームダイナミクスの理解に役立つ。そこでサイクロトロン内外のビームパルスの時間分布を測定した結果、内部ビームの時間分布よりも、ビーム引出しがマルチターンに強く影響していることが判明した。

論文

Topics and future plans of ion beam facilities at JAERI

横田 渉; 荒川 和夫; 奥村 進; 福田 光宏; 神谷 富裕; 中村 義輝

Proceedings of 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, p.179 - 184, 2000/10

高崎研のイオン照射施設(TIARA)では、ビーム利用研究の進展に合わせてさまざまな実験装置が作られている。3MVタンデム加速器の重イオン用シングルイオンヒットマイクロビーム装置は、宇宙用半導体のシングルイベント効果の研究に利用されてきた。新たにサイクロトロンビームを用いた高エネルギー重イオンシングルイオンヒットマイクロビーム装置の開発が進められている。加速器技術にも多くの進展があり、イオンビームの利用範囲を広げている。サイクロトロンには金属イオン用ECRイオン源が設置され、カクテルビーム加速ではM/Q=2,4,5について技術開発を終えている。またサイクロトロン磁場の安定化により、ビームが時間とともに減少する現象が大きく改善された。さらに、将来計画として超伝導サイクロトロンの建設が提案されている。本講演ではこれらの装置、技術開発及び将来計画を詳しく紹介する。

論文

Status of ECR ion sources at JAERI

横田 渉; 齋藤 勇一; 奈良 孝幸; 石井 保行; 大越 清紀; 荒川 和夫

Proc. of 14th Int. Workshop on ECR Sources (ECRIS99), p.172 - 175, 1999/00

高崎研では、これまでに4台のECRイオン源が開発又は購入された。このうち最も古いOCTOPUSでは、ガス供給システムを改良して10分以内でのイオン種の交換を可能にし、サイクロトロンのカクテルビーム加速で不要イオン種が加速ビームに混入するのを防ぐことに成功した。世界で初めて18GHzのマイクロ波を採用したECR-18では、ミラー磁場分布を改良して多価イオン生成能力を飛躍的に高めた。コイルを用いずに全磁石を永久磁石としたMINI-ECRは、バイアスプローブの採用でイオンビーム電流を4倍に増加させた。本年3月に設置されたHYPERNANOGANでは10$$mu$$A以上のAr$$^{14+}$$を初めとして、Pb,Taイオンの生成に成功し、金属イオンをサイクロトロンに供給するための調整を今後進める。これらイオン源の現状と技術開発を報告し、高崎研におけるECRイオン源の開発活動を世界にアピールする。

論文

Progress of negative-ion based NBI system for JT-60U

栗山 正明; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 本田 敦; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 椛澤 稔; 日下 誠*; H.Liquen*; et al.

Fusion Technology 1998, 1, p.391 - 394, 1998/00

JT-60では、高密度プラズマでの中心加熱・電流駆動研究を目的として500keV負イオンNBIの開発を進めている。本負イオンNBIは、平成8年3月の装置完成以来、負イオン源、ビームライン、イオン源用高電圧電源の調整、改良を行いながら、負イオンビーム出力の増大に努めてきた。イオン源単体でのビーム出力として、これまでに水素負イオンビームで360keV、18.5A、重水素で380keV、14.3Aまで得ている。また、JT-60への入射パワーとして重水素中性ビームで5.2MW,350keVを達成している。本報告では、負イオンビーム出力増大のためのイオン源運転パラメータの最適化、及び負イオンNBIの技術的課題の解決策等について発表する。

論文

Development of a high intensity RFQ at JAERI

長谷川 和男; 水本 元治; 伊藤 伸夫*; 小栗 英知; 戸内 豊*; 村田 裕彦*; 草野 譲一

Journal of Nuclear Science and Technology, 34(7), p.622 - 627, 1997/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:38.29(Nuclear Science & Technology)

原研における大強度陽子加速器の要素技術開発の一環として、高周波4重極リニアック(RFQ)が設計・製作された。本研究におけるRFQは、加速エネルギー2MeV、電流100mA(ピーク値)、デューティーファクターが10%の陽子ビームの加速を目指す。RFQのビーム加速試験が行われ、プロファイル、エネルギースペクトル、エミッタンス等の特性が測定され、シミュレーション計算と比較された。本ビーム加速試験の結果では最大70mAの電流値でデューティー7%の値が得られた。このRFQの性能は、現在稼動中の加速器としては世界有数のものであり、この技術開発の結果、加速器入射部の大強度運転の見通しが得られた。

論文

Recent results on radio frequency experiments in JT-60U

木村 晴行; 内藤 磨; 三枝 幹雄; 井手 俊介; 根本 正博; 池田 佳隆; 森山 伸一; 近藤 貴; 藤井 常幸; 関 正美; et al.

AIP Conference Proceedings 355, p.81 - 88, 1996/00

少数イオンICRF加熱により高プラズマ電流領域のTAEモードが調べられ、4MA放電では13程度の高いトロイダルモード数を有するTAEモードが現れることが明らかにされる。イオンサイクロトロン高調波共鳴(第2~第4調波)によるビーム加速時のMeV領域のエネルギースペクトルが測定され、テイル温度は調波数がふえるに従って高くなることが示される。低域混成(LH)波の吸収分布は入射波動スペクトル、入射位置、安全係数、を変えることにより制御できる。誘導電流と逆方向にLH波による電流駆動を行い、電流分布の制御性が向上することが実証される。両方の波動に対してセパラトリックスとアンテナ間の大きなギャップに対するアンテナ結合が実証される。

論文

Acceleration of heavy ions by the JAERI tandem superconducting booster

竹内 末広; 石井 哲朗; 松田 誠; Zhang, Y.*; 吉田 忠

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 382(1-2), p.153 - 160, 1996/00

 被引用回数:29 パーセンタイル:9.15(Instruments & Instrumentation)

原研東海研のタンデム加速器のブースターとして開発・建設してきた46個の超電導加速空洞から成る位相独立調整型リニアックが完成した。SiからAuまでの多数の元素のイオンを加速テストし良好な結果を得たので、総括的な報告として、ブースターの概要、ヘリウム冷却系の概要と性能、超電導加速空洞の性能、ビーム加速における空洞の位相調整方法等を説明した上で、加速テスト結果を述べている。ブースターを使って利用者の実験が開始されていることも強調した。

論文

Acceleration tests of the JAERI tandem superconducting booster

竹内 末広; 石井 哲朗; 松田 誠; Zhang, Y.*; 吉田 忠

JAERI-Conf 95-021, 0, p.194 - 196, 1995/10

原研東海研では、タンデム加速器のブースターとして開発・建設してきた46個の超電導空洞から成る位相独立調整型リニアックが完成した。SiからAuまでの多数の元素のイオンを加速し良好な結果を得たので、総括的な報告として、ブースターの概要、冷却系の構造と性能、超電導空洞の性能、ビーム加速における空洞の位相の調整方法等を説明した上で、加速テスト結果を述べている。

論文

First operating experience with the superconducting heavy ion tandem-booster linac at JAERI

竹内 末広; 柴田 理尋*; 石井 哲朗; 池添 博; 吉田 忠

Proc. of the 1994 Int. Linac Conf., 2, p.758 - 761, 1995/00

原研タンデム加速器の後段ブースターとして開発してきた超電導リニアックが1993年に完成し、調整運転・ビーム加速テストを行ってきた。結果としては、加速電圧は「Q-disease(水素析出によるQ低下の病気)」の影響があるものの設計値30MVの94%にあたる28MVまで発生できる。これまでに加速したイオンはCl$$^{10+}$$、Cl$$^{14+}$$、Ni$$^{20+}$$でそれぞれ351MeV、446MeV、658MeVまでの加速エネルギーを得た。その他の面も含めてほぼ設計通りの性能を得ており、これまでの運転経験、性能試験結果、ビームテスト結果等について述べる。

論文

Higher-harmonic ICRF heating experiments in JT-60

木村 晴行; 藤井 常幸; 三枝 幹雄; 森山 伸一; 濱松 清隆; 根本 正博; 飛田 健次

Plasma Physics and Controlled Fusion, 35, p.845 - 871, 1993/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:42.35(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60ICRF加熱実験結果のレビューを行う。JT-60ICRF実験の特徴は位相制御型2$$times$$2ループアレイによる高調波共鳴加熱である。アンテナの位相制御が加熱効率のみならず入射特性の最適化にも重要な役割を果たすことを確認した。逆相モードの第2高調波少数イオン加熱により電子温度、プラズマ電流の広い運転領域にわたって最も良い加熱結果が得られた。Lモード則に対する閉じ込め改善度はオーム加熱ターゲットプラズマに対して1.3である。NBI加熱ターゲットプラズマに対して第3高調波加熱による顕著なビーム加速と中心電子加熱が観測された。この場合の閉じ込め改善度も1.2~1.3である。鋸歯状振動の安定化が第2及び第3高調波加熱の両者で観測された。安定化が高電子密度、低q領域で得られたことは高調波共鳴加熱の特徴である。安定化の条件を理論との比較に於いて議論する。

論文

高エネルギー粒子の挙動

飛田 健次; 根本 正博; 草間 義紀; 竹内 浩; 三枝 幹雄; 藤井 常幸; 木村 晴行; 伊藤 孝雄

核融合研究, 65(SPECIAL ISSUE), p.307 - 321, 1991/03

JT-60の高パワー中性粒子入射(NBI)加熱時に微視的不安定性が観測された。このとき、イオンサイクロトロン周波数帯域のプラズマ波が不安定化され、弱磁場側プラズマエッジで高速イオンの加速が起こる。NBI及びICRFの複合加熱実験で、NBI入射エネルギー以上の領域でイオンの加速が観測された。ICRFによるイオンテイル温度の上昇度は、ICRFパワーに比例し、NBIパワーが増えると低下した。また、水素原子ビームのシャインスルーを測定して、多重衝突に由来するストッピング断面積の増大があることを検証した。

論文

Observation of limiter H mode in the JT-60 tokamak with lower hybrid current drive

辻 俊二; 牛草 健吉; 池田 佳隆; 今井 剛; 伊丹 潔; 根本 正博; 永島 圭介; 小出 芳彦; 河野 康則; 福田 武司; et al.

Physical Review Letters, 64(9), p.1023 - 1026, 1990/02

 被引用回数:53 パーセンタイル:11.58(Physics, Multidisciplinary)

トカマクのリミタ放電において、低域混成波電流駆動によるHモードが世界で初めて実現された。1.74+2.23GHzや1.74+2.0GHzのように、2つの異なる周波数で高周波パワーを加えるのが、Hモード達成に効果的である。水素プラズマにおいて高周波パワーのしきい値は1.2MWであり、ジュール加熱パワーと同等であるくらい低い。プラズマ表面に局在化した不安定性をともなわない準定常状態が、顕著な不純物の蓄積を起こすことなく最大3.3秒間持続した。エネルギー閉じ込め時間の改善は最大30%であるが、それは粒子閉じ込め改善による電子密度上昇で大部分嫁いでいる。高周波パワーがビームイオンに吸収されるとHモードからLモードに遷移することから、低域混成波によって発生する高速電子がHモード実現に有利に働いている可能性がある。

論文

Enhancement of energy confinement by acceleration of fast ions in combined lower hybrid and neutral beam heating on JT-60

今井 剛; 牛草 健吉; 池田 佳隆; 根本 正博; 草間 義紀; 松岡 守; JT-60チーム

Nuclear Fusion, 30(1), p.161 - 168, 1990/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:53.16(Physics, Fluids & Plasmas)

中性粒子ビーム(NB)入射による高速イオンを低域混成波(LHW)により加速し、イオン・テイル温度60keVの非常に強力なイオンテイルを生成した。LHW加熱と組合せた、NB加熱によるインクレメンタル・エナージ閉じ込め時間が2倍以上改善され、110msに達した。高速イオンの閉じ込めが良く、この高速イオンによる寄与により、閉じ込め改善の説明が可能である。このビームイオンの加熱過程は、準線型理論によく一致する。

論文

RF current drive and heating in JT-60

上原 和也; 木村 晴行; JT-60チーム

Radio-Frequency Power in Plasmas, p.106 - 113, 1989/00

JT-60に於ける低域混成波(Lower Hybrid Range of Frequencies,LHRF)とイオンサイクロトロン波(Ion Cyclotron Range of Frequencies,ICRF)を用いたRF電流駆動と加熱実験が示されている。LHRFでは、高効率電流駆動とマルチジャンクションランチャーを用いての色々なN$$_{11}$$を用いてのプロファイルコントロール実験が成功裏に行われた。ICRFでは、色々なモードでの2倍の高調波イオンサイクロトロン波による加熱実験と、ビーム加速及び3倍の高調波加熱実験が示されている。

口頭

J-PARC-HI accelerator plan

原田 寛之; Saha, P. K.; 金正 倫計

no journal, , 

大強度陽子加速器施設J-PARCは、400MeV線形加速器、3GeVシンクロトロン(RCS)、50GeVシンクロトロン(MR)の3つの加速器で構成される。この加速器ではMW級の大強度陽子ビームを生成・加速・供給を行い、ビーム標的照射後に生成された様々な2次粒子を用いた多目的実験に利用されている。RCSでは、ビーム試験ではあるが、設計出力1MW相当の陽子数の加速ならびに取り出しに成功している。核子あたり10から20GeVの高エネルギー重イオンビーム(ウラニウムまで)の大強度化が世界的に注目度の高い中性子星物理から強く求められており、ドイツ、ロシア、中国において大型研究計画が進められている。そこで、世界最高峰の大強度重イオンビーム供給に向けて、大強度陽子加速器J-PARCを用いた重イオンビーム加速の検討を行った。世界で計画中の世界最高強度のパルスあたり10乗個の重イオンビームより一桁高い強度である11乗個での重イオンビーム供給の可能性が高いことがわかった。本発表では、J-PARCにおける陽子加速器の現状を報告し、重イオンビーム加速の検討結果を紹介する。

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