Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
明午 伸一郎; 中野 敬太; 岩元 大樹
プラズマ・核融合学会誌, 98(5), p.216 - 221, 2022/05
加速器駆動核変換システム(ADS)の実現やJ-PARCで建設を進めているADSターゲット試験施設(TEF-T)の建設には、陽子ビーム取扱い技術の開発やGeV領域の陽子に対するニュートロニクス(中性子工学)の詳細な検討が必要となる。このためJ-PARCの核変換ディビジョンでは、J-PARC加速器施設などで研究を進めてきた。本稿ではこれらの内容に関して紹介する。
坂元 眞一; 明午 伸一郎; 藤森 寛*; 原田 正英; 今野 力; 春日井 好己; 甲斐 哲也; 三宅 康博*; 池田 裕二郎
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.638 - 641, 2006/06
被引用回数：8 パーセンタイル：50.6(Instruments & Instrumentation)大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設は、強力なプローブとして中性子ビームやミューオンビームを提供する実験施設である。それらの2次ビームは、3GeV陽子ビーム輸送ライン(3NBT)を通して供給される大強度陽子ビームにより生成される。大きなエミッタンスを持つ陽子ビームを非常に低いビーム損失率で輸送するために、ビーム光学やそれを実現する機器の設計を実施した。一方で、3NBTには大きなビームロスがある中間標的も設置される。この串刺し標的方式の実現のために、強い放射線で引き起こされるさまざまな問題の対策を考案し設計に反映した。
野田 文章*; 發知 英明; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 山本 風海; 林 直樹; 木代 純逸; 町田 慎二*; Molodojentsev, A. Y.*
Proceedings of 2005 Particle Accelerator Conference (PAC '05) (CD-ROM), p.2759 - 2761, 2005/00
現在RCSでは、目標の1MW出力を達成するため、種々のエラーの影響評価を行っており、その評価をもとに、補正システムの検討・検証や運転パターンの検討を進めている。また空間電荷効果によるビーム挙動評価も進めており、各種エラーを取り込んだ多粒子トラッキングが可能な段階にきている。一方でRCSの最終目標は出力だけでなくユーザーに適したビームプロファイルを作ることにもあり、その検討も進めている。今回の発表ではRCSの基本的な光学設計のまとめと、上記の観点から見た最近のビームダイナミクス検討の進展について概要を報告する。
ion beamlet by aperture displacement井上 多加志; 鈴木 靖生*; 宮本 賢治; 奥村 義和
JAERI-Tech 2000-051, 16 Pages, 2000/09
JAERI-Tech-2000-051.pdf:2.27MB
核融合実験炉用中性粒子入射装置(NBI)では、大面積から発生する負イオンビームを集束するとともに、引き出し部での電子抑制磁場によるビーム偏向を補正することが必要となる。本報告は、上記ビーム集束と磁場偏向の補正を孔変位によるビーム偏向で行うための基礎研究結果をまとめたものである。4枚の電極からなる引き出し部・加速器内の電極孔を意図的に変位させることにより、エネルギー50keVまでのHイオンビームを偏向した。電子抑制電極及び設置電極に孔変位を設けることにより良好な偏向特性が得られ、多孔大面積加速器から発生する負イオンビームの集束に適することが判明した。さらに孔変位によるビーム偏向が引き出し部内の磁場の方向に依存しないことを確認し、磁場によって偏向されたビームの軌道補正にも孔変位によるビーム偏向が適用可能であることを明らかにした。
井上 多加志; 宮本 賢治; 永瀬 昭仁*; 奥村 義和; 渡邊 和弘
JAERI-Tech 2000-023, p.27 - 0, 2000/03
JAERI-Tech-2000-023.pdf:1.18MB
JT-60U大型負イオン源は45cm
110cmという大面積電極から大電流負イオンビームを生成する。一方、JT-60UのN-NBI入射ポート断面積は約60cm50cmと狭小であり、ビーム損失を抑え高い効率で中性粒子ビームを入射するためには、加速管内での不整なビーム偏向を補正し、かつビームを集束する必要がある。本報告は電極孔変位(孔ズレ)によるビーム偏向について行った実験と設計検討の結果をまとめたものである。実験には3段階加速構造をもつ400keV負イオン源を用い、JT-60U N-NBIのフルパワー運転と同じパービアンスを保ってビーム偏向を行った。この結果電子抑制磁場によるビーム偏向の補正には電子抑制電極を、またビーム集束のために接地電極を変位させる、JT-60U大型負イオン源の電極孔パターンの設計を確定した。
吉田 英俊; 内藤 磨; 的場 徹; 山下 修; 北村 繁; 波多江 仰紀; 長島 章
Review of Scientific Instruments, 68(2), p.1152 - 1161, 1997/02
被引用回数：13 パーセンタイル：68.23(Instruments & Instrumentation)JT-60Uトムソン散乱計測で電子密度測定の信頼性確保のため、既存のレーザビーム軸位置遠隔調整装置に加えて2台の集光器用に新たに遠隔視野位置調整装置を開発し、レーザビーム軸と視野位置に関するアライメント設定性能を向上させ、その有効性を実証した。本装置の機能には、レーリ散乱光による高精度な初期アライメントの遠隔設定、トムソン散乱光利用によるプラズマ放電中の各レーザパルスに対する視野アライメントの常時直接監視、アライメント許容範囲を越えた時点からの自動遠隔視野位置調整と速やかな適正アライメント回復、等がある。重要な特長は、集光器視野幅の狭小化を可能にし、プラズマ背景光に対する散乱光のS/N比向上とファイバーコストの低減を、アライメント安定性を確保しつつ達成できた点にある。視野位置調整に必要な定式化と、本装置を利用した真空容器内レーザビーム幅遠隔測定法についても言及した。
ions渡邊 和弘; 藤原 幸雄; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 宮本 賢治; 宮本 直樹*; 小原 祥裕; 奥村 義和
Proc. of Joint Meeting of 8th Int. Symp. on the Production and Neutralization of Negative Ions & Beams, p.179 - 186, 1997/00
多段、多孔型静電加速器により水素負イオンの高エネルギー加速の開発を行っている。FRP絶縁管の高耐圧化のために、放電抵抗を400k
としてコンディショニングを行い、最高で920kVの電圧保持を確認した。高エネルギー水素負イオンビーム加速では868keV、19mAのビームを得た。ビーム光学最適化実験では、中間電極電流が最小となり、ビーム加速電流が最大となる最適条件を明らかにし、かつその条件がビーム軌道計算による条件と一致することを明らかにした。
井上 多加志; 奥村 義和; 藤原 幸雄; 宮本 賢治; 小原 祥裕; 宮本 直樹*; 渡邊 和弘; B.Heinemann*; 谷井 正博*
Fusion Technology 1996, 1, p.701 - 704, 1996/00
ITER用中性粒子入射装置(NBI)では、単機容量1MeV、40Aの重水素負イオンビームを1000秒以上にわたって発生する高出力負イオン源と加速器が必要とされる。原研ではITER用NBIの要ともいえる、このイオン源と加速器の設計および開発研究を、ITER EDAの枠組みの中で行ってきた。イオン源の設計においては、炉環境でも十分な性能を発揮できるように構造・材料を吟味し、また保守時には人の近接保守とマニピュレーターによる遠隔保守を併用しうる構造を提案している。ITER NBIを実現する上で最重要R&D項目は1MeV加速器の開発である。これまでに805keV、0.15A(加速電源電流)のHビーム加速に成功しており、さらに大電流のビームを加速するために、ビーム光学最適化を進めた結果、極めて収束性の良いHビームが得られる運転領域を見出した。また負イオンのはくり損失特性を検討し、電子加速による効率低下が起きにくいとの見通しを得た。
ion beams井上 多加志; 宮本 賢治; 水野 誠*; 奥村 義和; 小原 祥裕; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; J.W.Kwan*; M.C.Vella*
Review of Scientific Instruments, 66(7), p.3859 - 3863, 1995/07
被引用回数：32 パーセンタイル：89.04(Instruments & Instrumentation)次世代熱核融合炉で用いられる高パワーイオンビームは、高効率な高エネルギー・大電流負イオンビームである。これらの要件を満たす1つの方法は、低電流密度のマルチ負イオンビームを集束して1本の大電流ビームを得る方法である。本論文は日米協力の下に行われたビーム集束実験の結果をまとめたものである。0.13Pa(1mTorr)、70V250Aという低いガス圧、低アークパワー条件下で原研製負イオン源から10mA/cm
以上のHイオンを効率良く生成した。この負イオンを球面極率をもつ直径80mmの引出し領域から19本のビームとして引出し、ビーム集束加速器中で1本のビームに集束して加速し、100keV、100mAの大電流シングルビームを得た。集束ビーム径は23mm、外縁での集束角は30mradであった。これはLBLの既設ESQ加速器の入射条件を満たすものであり、大電流ビーム集束加速器の適用可能性を実証した。
in a single channel electrostatic quadrupole acceleratorJ.W.Kwan*; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; G.J.de-Vries*; W.F.Steele*; Stuart, M. E.*; M.C.Vella*; Wells, R. P.*; 井上 多加志; et al.
Review of Scientific Instruments, 66(7), p.3864 - 3868, 1995/07
被引用回数：8 パーセンタイル：59.74(Instruments & Instrumentation)次世代トカマク型核融合炉用中性粒子入射装置では、マルチアンペアでビームエネルギー1.0MeV程度、パルス幅約1000sの負イオンビームが要求される。この協力DC負イオンビームを得るために各所で静電加速器の開発が推進されている。LBLでは負イオンを200keVまで加速する静電四重極(ESQ)加速器2モジュールが製作されている。本論文は日米協力の下に行われた集束ビームのESQ加速実験の結果をまとめたものである。原研製負イオン源から100mAの水素負イオンを19本のビームとして引出し、ビーム集束加速器内で1本の大電流ビームに集束した後ESQ加速器に入射してさらに加速することを試みた。この結果100mAの集束ビームはESQ加速器内で損失・エミッタンス成長することなく200keVまで加速することに成功した。
井上 多加志; 宮本 賢治; 水野 誠; 奥村 義和; 小原 祥裕; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; J.W.Kwan*; M.C.Vella*
15th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, 0, p.474 - 477, 1994/00
強力負イオンビームを集束するイオン引出し系の開発を行っている。この引出し系は、球面状に湾曲した電極からマルチビームレットを生成し、加速しつつ集束して1本のビームを形成してさらに高エネルギーまで加速するものである。この集束技術を中性粒子入射装置に適用すると、1)コンパクトなビームライン,2)高効率加速,3)ビームエネルギーを上げ、高い電流駆動性能、が得られる可能性がある。原研における最近の実験では、7個の引出し孔から発生したマルチビームレットを集束し、100keV、60mAのシングルビームを生成、ビーム外縁径
20mm、ビーム発散角
30mradとすることに成功した。このビーム条件は静電四重極(ESQ)加速器の入射条件をほぼ満たしており、原研の負イオン源と集束引出し系を米国ローレンスバークレー研究所(LBL)に持ち込み、ESQ加速器との組合せ試験を行う予定である。
奥村 義和; 渡邊 和弘
JAERI-M 92-024, 23 Pages, 1992/03
技術開発用加速器と呼ばれる10MeV,10mA,CWの陽子加速器のためのイオン源を設計し、製作した。このイオン源は多極磁場型プラズマ源と2段加速系から構成され、極めて高輝度の陽子ビーム(100keV,120mA,エミッタンス0.5
mm・mrad)を生成する。このイオン源の基本設計方針とビーム光学やプラズマ生成部の磁場配位、プロトン比、ガス効率等に関する計算結果について述べる。
渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和; 鈴木 靖生*; 田中 秀樹*; 田中 政信*
第2回粒子線の先端的応用技術に関するワークショップ, p.107 - 110, 1991/00
JT-60UやITER用負イオンNBIの実現に向けて、高エネルギー負イオンビームの開発を行っている。これまでに、ビーム光学の最適化により、最高で300keV、17mA、5sの水素負イオンビームが得られた。ビーム発散は5.5mradであり、ほとんど発散しない収束性の良いビームが得られた。また、パービアンスを保つことにより高いエネルギーでも良い発散が得られること、セシウムを用いても、純体積生成のビームと同様な発散が得られることなどが明らかとなった。また、多孔電極(14mm
の円孔9個)を用いて最高で300keV、43mA、2.4secのビームが得られた。
井上 多加志; 花田 磨砂也; 水野 誠; 奥村 義和; 小原 祥裕; 鈴木 靖生*; 田中 秀樹*; 田中 政信*; 渡邊 和弘
Proc. of the 4th Symp. on Ion Sources and Ion-Assisted Technology, p.137 - 140, 1991/00
核融合実験炉用NBIのための強力加速管R&Dの一環として、単一ギャップ静電加速型負イオン源の高エネルギー加速実験を行った。(1)1.5mradという非常に小さな発散の負イオンビームが得られた。この値から負イオン温度と規格化エミッタンスはそれぞれ0.2eV、0.008cmmradと見積られた。このように収束性の良い負イオンビームを得る条件を検討した。(2)負イオン源にセシウムを添加した条件下で、230keV、5mA、発散角4.2mradのビーム生成に成功した。現在までのところ、セシウム導入に伴う加速管の耐電圧劣化は観測されていない。
渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 小島 啓明; 松田 恭博*; 小原 祥裕; 奥村 義和
Proc. of the 13th Symp. on Ion Sources and Ion-Assisted Technology,Vol. 1, 4 Pages, 1990/06
10A、50keVの大電流負イオンビームを発生できるマルチアンペア負イオン源において、ビーム光学の測定を行なった。その結果、負イオンビームの発散の最適値は、加速部の引き出し電圧、加速電圧、負イオンビーム電流値に存在することを確認できた。さらに、正イオンビーム用の軌道計算コードを用いて、負イオンビーム軌道のシミュレーションを行い実験結果と比較した。その結果、上記計算コードが負イオンビームの軌道計算に適用可能であることが明らかとなった。
菊池 士郎; 竹内 末広
JAERI 1308, 75 Pages, 1987/11
タンデム加速器の運転に際して、イオン源からひき出されたイオン・ビームを、標的のおかれた所定の位置まで無駄なく運ぶためには、ビーム輸送管に装着された数多くの光学機器のパラメータをどのようにえらべばよいかを計算するコードである。最初に、イオン光学の計算の方法についてのべたのち、特に問題となる四重極レンズのパラメータ・サーチについ詳述した。コード全体を見渡してから、ひとつひとつのサブルーチンについて説明し、最後にいくつかの計算例を示してある。
