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論文

原研ERL-FEL超伝導加速器のディチューニング特性

沢村 勝; 永井 良治; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 飯島 北斗; 西谷 智博; 峰原 英介

Proceedings of 2nd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 30th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.448 - 450, 2005/07

原研ERL-FEL超伝導加速器のディチューニング特性を計算と測定により求めた。ローレンツ力による空洞周波数変化の計算値は境界条件の違いにより、単セル空洞で31Hzから133Hz、5セル空洞で18Hzから67Hzとなった。ディチューニングの測定値にはピックアップカップラーからの位相信号の時間変化を用いて求めた。この周波数変化にはローレンツ力によるものとヘリウム冷凍機の機械振動によるものが含まれていた。ローレンツ力による周波数変化は計算とほぼ一致した。

論文

RF properties of the JAERI ERL-FEL for long-pulse operation

沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 羽島 良一; 峰原 英介

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.305 - 307, 2004/08

原研エネルギー回収型自由電子レーザー(ERL-FEL)において現在の1msec, 10Hz運転から秒程度の長パルス運転を行うために必要な、高周波電源の出力特性並びに超伝導空洞の周波数変動特性やクライオスタット内圧力変化の測定を行った。クライオスタット内圧力に関しては圧力上昇が見られるが、10%程度のDutyで運転であれば秒単位の長パルスが可能であることがわかった。ヘリウム冷凍機から超伝導空洞への振動の影響はパルス運転のとき60Hz程度共振周波数の振動が見られるが、CW運転の時には数Hzと小さいことがわかった。また常伝導のSHB空洞における発熱による周波数変化と冷却に関する計算及び測定を行った。

論文

Status and development for the JAERI ERL-FEL for high-power and long-pulse operation

沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 永井 良治; 西森 信行

Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004) (CD-ROM), p.1723 - 1725, 2004/07

原研エネルギー回収型超伝導加速器はエネルギー回収成功後、大出力及び長パルス運転のための改造を行っている。エネルギー回収部分でない加速空洞のために連続波運転可能な新しい高周波源を取付け、長パルス運転の試験を行っている。この長パルス運転のときに必要となるクライオスタット内の圧力変化,振動による周波数変化,ピエゾチューナーの応答速度等の超伝導空洞の特性試験を行った。また新しい高周波制御系も更新し、高周波変動を振幅で0.1%、位相で0.1度以下にすることができた。

論文

Cost estimation of an energy recovery Linac light source

沢村 勝; 羽島 良一; 菊澤 信宏; 峰原 英介; 永井 良治; 西森 信行

Proceedings of 2003 Particle Accelerator Conference (PAC 2003) (CD-ROM), p.3449 - 3451, 2003/00

将来の放射光、FEL光源と期待されるエネルギー回収型リニアック(ERL)を建設費,運転費の両面から検討した。世界各地で進められている大型の超伝導加速器施設を参考に加速器本体,冷凍機システム,高周波系,磁石系及び建屋の各要素に関して6GeV, 100mAのERLを建設した場合の費用を積算した。建設費に占める割合が多いものに加速器本体,冷凍機システム,建屋がある。このうち建屋費用は加速条件(加速電界)が変わってもあまり大きくは変わらないが、加速器本体費用は加速電界が増えると減少し、反対に冷凍機システムは増加する。このため約20MV/m付近が建設費の最小となる。運転費用に関しては、冷凍機システム,高周波系とも加速電界が増えるにしたがって消費電力が大きくなるため、加速電界に関して運転費用は単調増加である。運転費用に建設費用を含めた場合、減価償却を10年とすると最適な加速電界はさらに下がり13MV/m付近となる。この値は現在進められている超伝導加速器の加速電界よりかなり小さな値になっており、ERLにはあまり高い電界は必要ないことがわかった。

報告書

極低温機器用異材接合技術の開発,1; 純チタンと極低温用ステンレスのHIP接合

斎藤 滋; 大内 伸夫; 石山 新太郎; 土屋 佳則*; 中嶋 秀夫; 深谷 清*

JAERI-Tech 2002-048, 68 Pages, 2002/05

JAERI-Tech-2002-048.pdf:7.86MB

超伝導加速器や核融合炉の超伝導コイルなどの極低温機器には、目的に応じてさまざまな材料が使用されるため、複数の異材継ぎ手が必要とされる。核融合炉の超伝導コイルの場合、純チタンと極低温用ステンレスの継ぎ手が必要であるが、溶接による接合は困難である。従って、新しい接合技術の開発が必要であり、原研では熱間等方加圧(Hot Isostatic Pressing; HIP)法による接合技術の開発に着手した。HIP法は接合強度や寸法精度に優れ、立体面や大型機器の接合も可能である。本研究ではHIP法による純チタンと4種類の極低温用ステンレスの接合試験を行い、組織観察や曲げ・引張り試験等による最適HIP条件の選定を行った。さらに4K及び室温における接合強度と熱サイクル試験による接合の健全性の評価を行った。

論文

Current status of JAERI spallation target material program

菊地 賢司; 佐々 敏信; 石倉 修一*; 椋木 健*; 甲斐 哲也; 大内 伸夫; 井岡 郁夫

Journal of Nuclear Materials, 296(1-3), p.34 - 42, 2001/07

 被引用回数:18 パーセンタイル:21.31(Materials Science, Multidisciplinary)

本報告は第4回核破砕技術WSで発表されたものをまとめたもので、大強度陽子加速器計画のもとで進行している核破砕材料研究及び計画の現状について次の項目を報告している。(1)中性子散乱施設で使用する水銀ターゲット材料のR&D、(2)加速器駆動システムによる長寿命核種の変換技術開発に狙いを定めたADSターゲット実験施設実現に向けた材料計画、(3)超伝導加速器による高エネルギー陽子輸送実現化の鍵をにぎる材料開発研究成果、(4)スイスPSIで加速器照射したターゲットベッセル材料の照射後試験計画、(5)照射損傷シミュレーションのためのイオン照射試験の現状。

論文

A Conceptual design study of superconducting proton linear accelerator for neutron science project

本田 陽一郎*; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 草野 譲一; 水本 元治

Proc. of 1st Asian Particle Accelerator Conf. (APAC98), p.74 - 76, 1998/11

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いる。現在、100MeVから1.5MeVまでは超伝導加速器がメインオプションとなっている。ここでは$$beta$$セクション分割、ラティス、ライナック構成に関する概念設計を行った。その結果、$$beta$$セクション数8の構成が加速器長及びビームの質の点で最適であることがわかった。ラティスにはEquipartitioning条件を取り入れることにより、縦及び横方向のエミッタンスが抑制されることをシミュレーションにより確認した。また、RF及び四極電磁石の誤差を取り込んだビームシミュレーションを行うことにより、加速器に必要な精度を定量的に解析した。

論文

A Conceptual design of RF system in the NSP superconducting linac at JAERI

千代 悦司*; 本田 陽一郎*; 大内 伸夫; 戸内 豊*; 長谷川 和男; 草野 譲一; 水本 元治

Proc. of XIX Int. Linac Conf. (LINAC98), 2, p.923 - 925, 1998/00

原研では中性子科学研究計画(NSP)を提案しており大強度陽子加速器の概念設計が行われている。NSP用加速器は、RFQ,DTL及び超伝導加速器からなり、連続運転とパルス運転がなされる。超伝導加速器は水素イオンビームを0.1GeVから1.5GeVまで加速し、加速器の空胴形状は、ビーム速度の違いから幾つかの$$beta$$セクションに分割される。$$beta$$セクションを8分割とするとエミッタンスグロースが抑制され、かつ加速器長が短く抑えられる。空胴のパラメータは、4空胴ごとに等量のRF電力となり、その内1空胴の最大表面電界が16MV/mとなるよう決定される。ピークビーム電流30mAのパルス運転において最大140kWのRF電力が高$$beta$$端空胴で必要となり、一方、5.33mAの連続運転では41kWのRF電力が必要となる。全RF電力は、パルス運転と連続運転とでそれぞれ25MWと7.5MW必要となる。

論文

原研自由電子レーザー用超伝導加速器の圧力コントロール

菊澤 信宏; 永井 良治; 沢村 勝; 西森 信行; 峰原 英介

Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.194 - 195, 1997/00

原研自由電子レーザー用超伝導加速器の冷却系に、小型の冷凍機をクライオスタットに組み込んで使用している。超伝導加速器を安定して運転するためには、クライオスタット内部の圧力を一定に保つ必要がある。このため、ヒータ出力をPIDループ制御することにより、圧力調節を行った。この結果、運転開始時や運転中の圧力変動を$$pm$$200Pa(0.112気圧)以下に抑えることができた。また、ヒータ出力をモニタすることにより、冷凍機の冷却能力や超伝導空洞の状態を知ることができる。

論文

フィードフォワードによる原研FEL加速器の高周波系の改善

沢村 勝; 菊澤 信宏; 永井 良治; 西森 信行; 杉本 昌義; 峰原 英介

Proc. of 22nd Linear Accelerator Meeting in Japan, p.170 - 171, 1997/00

原研自由電子レーザー用超伝導加速器の高周波系は、パルス幅3ms、繰返し10Hzで運転されている。そのうち電子ビームは最大1msのパルス幅で加速できる。しかし、パルス幅が長くなるとエネルギー分解能が悪くなり、180度偏向磁石系以降でビーム損失が多くなる。これは超伝導加速器を含めた高周波系の時定数が長いため、ビームロードによる変化に追いつけないためである。そこで新たに高周波系にフィードフォワード回路を導入した。この回路は、空洞のパルス波形を見る測定部、その波形を一定に保つような高周波制御回路用の制御信号を作り出す任意波形発生部またその制御信号を最適化する計算部で構成されている。この回路により振幅と位相のフィードバックで補えない部分を補正することができた。これにより長いパルスでのビームの透過がよくなり、400$$mu$$s以上の長いパルスの加速を安定に行うことができた。

論文

Design and development work for a superconducting proton linac at JAERI

大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; B.Fechner*; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; et al.

Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.22 - 26, 1997/00

原研では、中性子科学研究計画用大強度陽子加速器のための超伝導加速空胴の設計、開発をKEKと共同で進めている。その一環として、空胴試験のためのテストスタンドの整備を行うとともに、$$beta$$=0.5単セルモデル空胴の試作、表面処理を行い、テストスタンドにおいて試験を行った。テストスタンドは、試験用クライオスタット、空胴組立用クリーンルーム、高圧水洗浄装置、熱処理炉で構成される。モデル空胴の試作は、プレス成形、トリム、電子ビーム溶接の工程で行い、バレル研磨、電解研磨、熱処理の表面処理を行った。テストスタンドにおける試験の結果、最大表面電場強度30MV/mを達成し、設計仕様(16MV/m)を上回る良好な結果を得た。このことから、陽子加速器用超伝導空胴製作における電磁気的技術課題をクリアした。

論文

Proton linac activities in JAERI

大内 伸夫; 草野 譲一; 赤岡 伸雄*; 竹内 末広; B.Fechner*; 長谷川 和男; 水本 元治; 井上 均*; 加古 永治*; 野口 修一*; et al.

Proc. of 8th Workshop on RF Superconductivity, 1, p.12 - 21, 1997/00

原研では、中性子科学研究計画用の大強度陽子加速器の開発を行っており、高エネルギー部の超伝導加速器の検討及び技術開発をKEKと共同で進めている。その一環として、超伝導加速器システムの概念検討、加速空胴の設計検討、及びモデル空胴の試作・試験を行った。概念検討においては、全体を8セクションに分割し、加速器長、加速モジュールの個数、運転コスト、ビームダイナミックスの評価を行った。加速空胴の設計検討においては、加速モード及び高次モードにおける電磁場解析を行うとともに、空胴の静的・動的な機械的強度の検討を行った。さらに、単セルモデル空胴の試作・試験を行い、良好な結果を得た。このことから、陽子加速器用超伝導空胴の実現性が実証された。

口頭

Cryoplant system for IFMIF/EVEDA prototype accelerator

春日井 敦; Bazin, N.*; Cara, P.*; Chel, S.*; Gex, D.*; Heidinger, R.*; 吉田 清; 伊原 彰; Knaster, J.*; 近藤 恵太郎; et al.

no journal, , 

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、原型炉の開発のために必要な十分高い中性子エネルギーの発生と照射領域を確保できる、D-Li反応を利用した加速器駆動型の中性子源を目指す。日欧の国際協力である幅広いアプローチ活動(BA)活動の一部であるIFMIF/EVEDA事業は、工学設計活動と技術的実現か創世を判断する工学実証活動を行うミッションを与えられている。IFMIF/EVEDA事業において開発が進められている原型加速器は、主に入射器、高周波四重極加速器、超伝導加速器からなる。超伝導加速器に必要なクライオプラントの設計が完了し、機器の調達が始まっている。そして日本での高圧ガスの許認可後に、9月から六ヶ所サイトにおいて据付けが開始される予定である。本論文はIFMIF/EVEDA原型加速器のためのクライオプラントシステムについてまとめたものである。

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