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論文

Measurement of H$$^{0}$$ particles generated by residual gas stripping in the Japan Proton Accelerator Research Complex linac

田村 潤; 二ツ川 健太*; 近藤 恭弘; Liu, Y.*; 宮尾 智章*; 森下 卓俊; 根本 康雄*; 岡部 晃大; 吉本 政弘

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1049, p.168033_1 - 168033_7, 2023/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Instruments & Instrumentation)

J-PARCリニアックは、ビーム損失が重要な課題となる大強度加速器である。J-PARCリニアックでは、H$$^{-}$$ビームが機能分離型ドリフトチューブリニアック(SDTL)で191MeVまで加速され、その後、環結合構造型加速管(ACS)で400MeVまで加速される。H$$^{-}$$リニアックでは陽子リニアックよりもビーム損失の要因事象が多いため、ビーム損失低減のためにはビーム損失の原因を詳しく調べることが必須である。制御不能なH$$^{0}$$粒子を生成する電子ストリッピング現象は、H$$^{-}$$リニアックに特有なビーム損失要因である。J-PARCリニアックにおけるビーム損失の原因を明らかにするため、SDTLとACSの間のビーム輸送部に新しいビーム診断系を設置した。ここでは、H$$^{0}$$粒子をH$$^{-}$$ビームから分離し、H$$^{0}$$粒子が分布する範囲にグラファイト板を挿入してH$$^{0}$$粒子の強度プロファイルを測定することに成功した。ビームライン真空圧力の違いによるH$$^{0}$$粒子の強度変化を調べることで、SDTLセクションのH$$^{0}$$粒子の半分は、J-PARCリニアックの残留ガスストリッピングによって生成されていることを明らかにした。

論文

Recent results of beam loss mitigation and extremely low beam loss operation of J-PARC RCS

Saha, P. K.; 岡部 晃大; 仲野谷 孝充; 菖蒲田 義博; 原田 寛之; 田村 文彦; 沖田 英史; 吉本 政弘; 發知 英明*

Journal of Physics; Conference Series, 2420, p.012040_1 - 012040_7, 2023/01

To reduce high residual radiation at the RCS injection are caused by the foil scattering uncontrolled beam loss during injection period, a smaller size foil by minimizing the injection beam size has been successfully implemented at 700 kW operation. The new scheme also gives a significant beam loss mitigation at the collimator and 1st arc sections by reducing the beam halos. A beam loss mitigation of 30% has been achieved at the injection and 1st arc sections, while it is more than 50% at the collimator section. The residual radiation at 700 kW operation was thus measured to be significantly reduced, which at the injection and 1st arc sections are especially important due frequent access to these areas for regular maintenance works. The new scheme has also been successfully in service for 800 KW operation at present. It gives a very stable operation of the RCS and will also be tested for 1 MW operation in June 2022.

論文

Design and actual performance of J-PARC 3 GeV rapid cycling synchrotron for high-intensity operation

山本 風海; 金正 倫計; 林 直樹; Saha, P. K.; 田村 文彦; 山本 昌亘; 谷 教夫; 高柳 智弘; 神谷 潤一郎; 菖蒲田 義博; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 59(9), p.1174 - 1205, 2022/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:82.38(Nuclear Science & Technology)

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度ビームを25Hzという早い繰り返しで中性子実験及び下流の主リングシンクロトロンに供給することを目的に設計された。2007年の加速器調整運転開始以降、RCSではビーム試験を通じて加速器の設計性能が満たされているかの確認を進め、必要に応じてより安定に運転するための改善を行ってきた。その結果として、近年RCSは1MWのビーム出力で連続運転を行うことが可能となり、共用運転に向けた最後の課題の抽出と対策の検討が進められている。本論文ではRCSの設計方針と実際の性能、および改善点について議論する。

論文

J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器トンネル内の中性子測定

山本 風海; 畠山 衆一郎; 大津 聡*; 松本 哲郎*; 吉本 政弘

Proceedings of 18th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.494 - 498, 2021/10

J-PARC 3GeVシンクロトロン(3GeV Rapid Cycling Synchrotron, RCS)では、2021年5月現在、およそ740kWで中性子ターゲットに向けた連続運転を行っている。機器の放射線損傷の検討のために、加速器運転中のビームロスによる中性子やガンマ線などの二次粒子のスペクトルの評価方法を検討しているが、ビームロス量が過多であった場合は、ビームロスによって発生する中性子やガンマ線を識別することは困難となる。しかしRCSでは、入射直線部を除きほとんどロスが発生していないことが、ロスモニタの出力および残留線量の測定よりわかっている。そこで、今回は運転後の線量が現在の運転状況において数十マイクロSv/h程度である出射分岐ダクトの近傍において、液体シンチレータを用いて中性子-ガンマ線の弁別が可能か予備試験を行った。試験の結果、検出器に入ってくる二次粒子のレートは弁別可能なレベルであることが判った。

論文

Worker dose under high-power operation of the J-PARC 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron

山本 風海

EPJ Web of Conferences, 153, p.07022_1 - 07022_6, 2017/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:61.42

J-PARC 3GeVシンクロトロンは最大1MWの大強度陽子ビームを物質生命科学実験施設および主リングに供給するため、調整を進めている。このような大強度陽子加速器では、保守作業者の被ばく線量が許容可能な範囲となるように、ビームロスの量で出力が制限される。そのため、ビームロスを低減させるためのコミッショニングと改良が続けられている。さらなる大強度出力を目指して、J-PARCの加速器施設は過去2年で大きな改造(3GeVシンクロトロンの入射エネルギー増強とリニアックピーク電流増強)が行われた。改造の後で、ビーム調整によりビームロスが減少した。そのため、出力が増加したにも拘らず、残留線量は同程度か場所によってはむしろ下げることができた。また、2016年4月にコリメータが故障し、急遽その撤去作業が発生した。コリメータは放射化が進み線量が高かったが、あらかじめ設計された遮蔽体や真空ダクト遠隔着脱装置によって、作業者の被ばく量は十分許容できるレベルであった。

論文

J-PARC 3GeV陽子シンクロトロンにおける1MW運転時のビーム損失とその低減

發知 英明; 原田 寛之; 加藤 新一; 金正 倫計; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 谷 教夫; 渡辺 泰広; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.61 - 65, 2016/11

J-PARC 3-GeV RCSでは、2015年の夏季作業期間にRF電源の増強を行い、その直後の10月より1MWのビーム調整を再開した。10月のビーム試験では、RFフィードフォワード調整やペイント入射の導入により、縦方向のビーム損失や空間電荷由来の横方向のビーム損失を最小化させると共に、色収差や加速過程のチューンをコントロールすることでビームの不安定化を抑制することに成功した。また、その後のビーム試験では、新規導入した補正四極電磁石と共にAnti-correlatedペイント入射を併用することでペイント入射範囲の拡幅を実現し、その結果、入射中の荷電変換フォイル上での散乱現象に起因したビーム損失を大幅低減させることに成功した。2015年10月以降に行った一連のビーム調整により、1MW運転時のビーム損失は、十分に許容範囲内といえるレベルにまで低減された。本発表では、ビーム増強過程で実際に我々が直面したビーム損失の発生機構やその低減に向けた取り組みなどを中心に、RCSビームコミッショニングの進捗状況を報告する。

論文

Advanced design of high-intensity beam transport line in J-PARC

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:50.43(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。

論文

Lattice and collimation system for J-PARC

金正 倫計

AIP Conference Proceedings 773, p.45 - 49, 2005/06

J-PARCの加速器は、リニアック,3GeVシンクロトロン,50GeVシンクロトロン、及びそれらをつなぐビーム輸送系から構成される。それぞれの加速器及びビーム輸送系には、ビームロスを極力低減させるために、さまざまなビームコリメータが設置されている。これらの設計思想及び計算結果を報告する。

論文

Precise beam simulation of high current linac for IFMIF

杉本 昌義

Proc. of 2nd Int. Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technology (AccApp'98), p.566 - 571, 1998/00

IFMIFのように大電流ビームを利用する場合、最適設計を行い、運転時のビームロスを正しく評価するために精度の高いビームダイナミックスシミュレーションが必要である。IFMIF設計活動のひとつとして実施したパーティクル-イン-セル法に基づく高精度シミュレーションコードの内容をまとめるとともに、IFMIF-RFQへの適用例を報告する。

論文

Beam loss monitor system for the JAERI superconducting RF linac-based FEL

峰原 英介; 田中 英一*; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行

Proc. of 11th Symp. on Accelerator Sci. and Technol., p.444 - 445, 1997/00

原研FEL施設のX線及び$$gamma$$線量を根本的に下げるために、原研超伝導リニアックのビームラインに沿って20個程度のビーム電流の損失モニタを並べた。予備的な結果は運転中の放射線量率を数分の1から数十分の1に減少させ得ることを示した。ビーム電流の損失モニタである放射線検出器は安価で入手の容易な浜松ホトニクス社製PINホトダイオードとチャージセンシティブアンプを用いている。バイアス電源は内蔵電池、アンプ電源はノイズの少ないものを選んだ。この検出器はBGOやCslシンチレーターを用いて感度を上げることも可能である。このシステムの検出器と監視方法についても議論する予定である。またビームロス及びこれに派生した逆流ビームに起因するX線の分布についても報告し議論する。

論文

Ion beam irradiation apparatus for biological samples

菊地 正博; 田中 淳; 小林 泰彦; 野澤 蘭子; 渡辺 宏

JAERI TIARA Annual Report, Vol. 1, 0, p.159 - 162, 1992/00

イオン照射研究施設のタンデム加速器に細胞照射装置(IAC)とサイクロトロンの垂直ビームラインに種子照射装置(IAS)を設置した。IACは、スキャンされたビームをカプトン膜を通して大気中に取り出し、温湿度をコントロールされた無菌状態で照射可能である。ビーム上流での高真空度を維持するため、差動排気されており、カプトン膜損傷による急激な真空劣化に備えて、ファーストアクティングバルブが取り付けてある。IASは、スキャンされたイオンビームを30$$mu$$mのチタン薄膜を通じて大気中に取り出して拡大照射することが出来る。サンプルは5$$times$$30cmのアルミ製トレイにのせて、10サンプルを連続的に照射することができる。IACでHeとCイオンビームの線量分布をRCDで測定したところ、スキャンの両端を除いて良いビーム均一度が得られた。また、距離を変えて照射したときのRCDの吸光度を測定したところ、その飛程はELOSSの計算とほぼ一致した。

論文

Vacuum system of the JAERI AVF cyclotron

中村 義輝; 荒川 和夫; 水橋 清; 横田 渉; 神谷 富裕; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; et al.

Proc. of the 8th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.194 - 196, 1991/00

原研AVFサイクロトロン装置の真空排気系は、イオン源系、イオン入射系、サイクロトロン本体系およびビーム輸送系の4つに分類される。各系の真空圧力は、主としてイオンビーム透過率の検討結果を基にして決められた。全系は合計26の真空セクションに分割され、それぞれ独立に真空の維持・管理が行なえるよう、真空ポンプおよび真空ゲージ等が配置されている。なお各イオン室には、常設の補助排気系は設置せず、可搬式の真空排気セットにより真空を立ち上げる方式としている。また事前に使用している真空計ゲージの信頼性確認試験、およびコントローラーの耐放射線性試験も実施した。

論文

Extension to the 350kV negative ion injector for the JAERI tandem accelerator

峰原 英介; 吉田 忠; 阿部 信市; 金沢 修平; 月橋 芳廣; 堀江 活三; 花島 進

Review of Scientific Instruments, 58(2), p.215 - 219, 1987/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:38.13(Instruments & Instrumentation)

原研タンデム加速器の350kV負イオン入射器が拡張された。拡張の目的は(1)イオン源の調整及び変更によるビーム時間の損失を最小にする事、(2)信頼性を本質的に改善する事、(3)作業者の安全性を確保する事、である。最初の3ヶ月にわたる運転期間において、確認された性能が報告される。又、以前の性能との比較において、この拡張された入射器の性能が議論される。

論文

100kV test of the prototype neutral beam injector for JT-60

堀池 寛; 秋場 真人; 荒木 政則; 大楽 正幸; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 栗山 正明; 北村 繁; 松田 慎三郎; 松岡 守; et al.

Review of Scientific Instruments, 55(3), p.332 - 337, 1984/00

 被引用回数:18 パーセンタイル:86.38(Instruments & Instrumentation)

JT-60用粒子入射装置原型ユニットにおいて100kV70Aにて10Sのビームを引き出すことに成功した。ビームライン機器のパワーフローの測定によれば、すべての機器は良好に動作している。このことはイオン源やビームラインの設計の妥当性を証明するものである。パルス中でのビーム発散の劣化などは認められていない。またビームラインでのパワーフローの測定結果は、別に測定したイオンビームのプロトン比とガス圧分布測定結果と良く一致した。100kV70Aで10Sまでの運転では中性化効率28%、総合入射効率が20%であることがわかった。

論文

Production of 75keV,70A,10sec ion beams

秋場 真人; 荒木 政則; 堀池 寛; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 栗山 正明; 北村 繁; 松田 慎三郎; 松岡 守; 向田 秀敏*; et al.

Review of Scientific Instruments, 53(12), p.1864 - 1869, 1982/00

 被引用回数:20 パーセンタイル:87.85(Instruments & Instrumentation)

昨年11月に完成した原型ユニットにおいて、大出力、長パルスイオン源の試験を行った。その結果、加速エネルギー75KeVにおいて70Aの水素イオンビームを10秒間安定に得ることができた。加速電極への熱負荷を測定した結果、設計値以下であることが確認され、電極の熱変形も見られなかった。ビーム発散角(1/e)は約1°であり、プロトン比は80%が得られた。また、ビームターゲットへの熱負荷(中性粒子によるもの)は1.43MW以上であった。その他のビームライン機器についても、十分な信頼性をもっている事が明らかとなった。

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