大強度陽子加速器用負イオン源のビーム試験

下岡 隆; 小栗 英知; 滑川 裕矢*; 富澤 哲男; 奥村 義和; 長谷川 和男

JAERI-Tech 2002-038, 30 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-038.pdf:1.74MB

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構が共同で推進する大強度陽子加速器計画では、核破砕反応によって発生する二次粒子を用いて多様な分野の研究を展開するため、既存の加速器を大幅に上回るビーム出力1MWという性能を目指している。これに必要なビームを生成するイオン源には、ビーム電流60mA、デューティー2.5%以上が必要とされる。また、シンクロトロンへの入射効率を上げるため、ビームの種類は負水素イオンが必須となる。原研では、核融合炉で使用する大型負イオン源開発で培われた技術をベースに大強度陽子加速器用体積生成型負イオン源の設計・製作を行い、ビーム試験を進めてきた。その結果、セシウム添加状態において負イオンビーム電流72 mA、規格化RMSエミッタンス0.15mm.mrad の負イオンビーム引き出しに成功した。また、運転ガス流量がパルスビーム電流波形に大きく影響し、16SCCM程度で良好なパルス平坦度が得られることがわかった。これらの開発により要求性能を充分満たすイオン源を実現した。

超伝導陽子リニアックの開発の現状

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。

原研-KEK統合計画用超伝導リニアックのシステム設計

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。

Development of a H ion source for the high intensity proton linac at Japan Atomic Energy Research Institute

小栗 英知; 富澤 哲男; 金正 倫計; 奥村 義和; 水本 元治

Review of Scientific Instruments, 71(2), p.975 - 977, 2000/02

https://doi.org/10.1063/1.1150363

原研では現在、大強度陽子加速器を用いた中性子科学研究計画を提案しており、また本計画とKEK-JHF計画の統合計画も議論されている。これらの計画で使用する負水素イオン源は、ピークビーム電流60mA、デューティー2.5%のビーム引き出しが要求されている。そこで原研では、この要求性能を達成するために必要なイオン源の基礎データ収集を目的とした体積生成型負水素イオン源を製作した。本イオン源のプラズマ生成室は、内径150mm、高さ200mmの円筒型である。ビーム引き出し系は4枚の電極で構成されており、ビーム引き出し孔の直径は8mmである。イオン源下流でのビームの中性化損失を防ぐために、本イオン源に差動真空排気ポートを設け、イオン源下流の真空容器を高真空状態に保つ。差動排気の結果、ビーム電流値は1.7倍増加し、現在、セシウム添加なしの状態で、負水素イオンビーム電流11mAを得ている。

Development of superconducting linac for the KEK/JAERI joint project

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。