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論文

Development and operation of the JAERI superconducting energy recovery linacs

峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 557(1), p.16 - 22, 2006/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:56.05(Instruments & Instrumentation)

原研は世界で現在運転中の2台のエネルギー回収型リニアック(ERL)の一つを独力で開発し、もう1台の施設であるジェファーソン国研のERLとともに世界のERL開発及び将来のERL応用研究を切り開いてきた。現在のアップグレード開発研究と応力腐食割れ防止技術開発研究、さらにERLの主要開発要素でもある光陰極,電子励起陰極などの大電流光電子銃技術に関して報告する。

論文

JAERI 10kW high power ERL-FEL and its applications in nuclear energy industries

峰原 英介; 羽島 良一; 飯島 北斗; 菊澤 信宏; 永井 良治; 西森 信行; 西谷 智博; 沢村 勝; 山内 俊彦

Proceedings of 27th International Free Electron Laser Conference (FEL 2005) (CD-ROM), p.305 - 308, 2005/00

原研高出力ERL-FELは10kWよりも高出力高効率FELに拡張された。これは原子力エネルギー産業、とその他の重工業たとえば防衛,造船,化学工業,環境科学,スペースデフリ処理,エネルギー伝送などのために開発されたものである。波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルスを実現するために、エネルギー回収配位を持つ原研独自のコンパクト,自立式,無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される効率的な高出力のFELが必要である。このERL-FELに関する議論はこの10kWアップグレードの現状と原子力発電所の廃炉措置を行うための非熱剥ぎ取り,切断,穿孔などの応用と、また小さな立方体の低炭素ステンレス鋼を用いて、定常運転状態での原子力発電所における冷間加工応力腐食割れ故障予防の原理検証を成功裏に実行できたことについて述べられる。

論文

20.8MHz electron gun system for an energy recovery linac FEL at JAERI

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

Proceedings of 3rd Asian Particle Accelerator Conference (APAC 2004), p.625 - 627, 2004/00

原研FELではエネルギー回収リニアックFELの発振パワー向上のため、入射系の電子ビームパワー増加に取り組んでいる。開発の一貫として、電子銃の繰り返し周波数を従来の10.4MHzから2倍の20.8MHzに増やすことに成功した。電子銃はグリッドパルサーで駆動するDC熱電子銃であり、グリッドパルサーの繰り返し周波数の増加が必須となる。ロシアのブドカー研究所で開発されたグリッドパルサーを導入して、この目的を達成した。電子銃後のビーム性能を測定したところ、パルス幅は電荷量0.5nCに対して0.6ns、振幅変動は1.2%rms、時間ジッターは13psrmsとなり、輝度,安定性とも従来のものに比べて優れている。

論文

Analysis of an FEL oscillator at zero detuning length of an optical cavity in the early stage of the field evolution

西森 信行

第14回加速器科学研究発表会報告集, p.108 - 110, 2003/11

完全同期長における高強度極短パルスFEL生成のメカニズムについて理論解析を行う。共振器型FELの最初のパスで形成される電場はSelf Amplified Spontaneous Emission(SASE)と同じであり、FELパラメーターで特徴づけられる。完全同期長でnパス後に、このSASE電場と電子のFEL相互作用で得られる電場は、FELパラメーターとパス数nで特徴づけられるSASEとよく似た電場であることを示す。

論文

JAERI-FEL熱電子銃の電子バンチ繰り返し周波数の増加

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

Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.159 - 161, 2003/00

エネルギー回収リニアックを用いたFELで出力を向上させるには、電子バンチの繰り返し周波数を増やす必要がある。原研FEL(JAERI-FEL)の電子バンチの繰り返し周波数は従来10.4MHzであった。熱電子銃のグリッドパルサーを交換し、2倍の周波数の20.8MHzまで増加させる。10.4MHzと同等のピーク電流,パルス幅,より少ないジッターを持つ電子ビーム生成に成功している。

論文

Highly efficient and high-power industrial FELs driven by a compact, stand-alone and zero-boil-off superconducting rf Linac

峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.8 - 13, 2002/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:78.92(Instruments & Instrumentation)

原研FELグループは、波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを21世紀のスーパーツール,工業用自由電子レーザーとして実現するために、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。ここでは、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその開発概念から得られる答え,新しい高効率,高出力,極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置に関する議論が含まれる。

論文

極短パルス高出力自由電子レーザー技術

峰原 英介

応用物理, 71(2), p.214 - 216, 2002/02

われわれは超伝導リニアックによるFELに着目して開発を進め、平成10年2月に当時世界最高出力の0.1kW(キロワット)を記録した。その2年後、電子銃,高周波源,光共振器等の改良により、電流値,パルス幅,電流密度が桁違いに改善され、変換効率も7%になり、出力は、2.34kWとそれぞれ世界最高の値を達成した。この発振では、従来の常電導リニアックより1000倍以上長い時間の電子ビームを発生させ、ピーク出力1ギガワット(GW)の赤外光(22ミクロン)を得た。この効率と出力の増加は、超伝導リニアックにより初めて実現された高密度電流高精度加速による新しい「高縮重度超放射」発振の発見によるもので、理論限界を大きく越える高い効率と3.4サイクル250fsの極短パルスが得られた。この極短パルス高出力自由電子レーザー技術を簡潔に解説する。

論文

Commissioning of JAERI energy recovery linac

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

Proceedings of 8th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2002), p.822 - 824, 2002/00

原研FELでは超伝導加速器を用いたエネルギー回収リニアックを建設して来た。2001年12月にコミッショニングをスタートして現在に至っている。入射電子ビームのエネルギーは2MeVで、エネルギー回収リニアックにより17MeVまで加速し、同じ加速器で2MeVまで減速させてビームダンプに導く。電子ビームの電荷量は0.5nCでパルスの繰り返し周期は10MHzである。電子ビームエネルギーの回収率は今のところ95%以上と評価されている。ここでは、エネルギー回収リニアックで行って来た実験結果について述べる。

論文

Demonstration of the highly-efficient and high-power FELs driven by a superconducting rf linac

峰原 英介; 羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 山内 俊彦; 早川 岳人; 静間 俊行

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.150 - 154, 2001/10

われわれは工業的な利用、例えば、医薬品,医療,防衛,造船,半導体産業,化学産業,環境科学,スペースデフリ,エネルギー伝送など、のために強力で効率的なFELが必要である。そのような波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを実現するために、原研FELグループは、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。この装置に関して議論は、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその概念からのある重要な解答,新しい高効率高出力極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置が含まれる。

論文

1MW超伝導リニアックと高出力電子銃

峰原 英介

JAERI-Conf 2000-019, p.115 - 116, 2001/02

自由電子レーザー等の駆動源として開発されてきた高出力超伝導リニアックは、現在100kW級のビーム出力を定常的に出せる。これをエネルギー回収せずに1桁あげることを目標に1MW小型超伝導リニアックと高出力電子銃の検討を行った。超伝導リニアックは5~10MeVの小型超伝導リニアックの0.2Aから0.01Aの高出力電子銃設計と考察に関する報告である。

論文

Intense FEL light pulses with a length of three optical cycles produced at zero detuning of an optical cavity length

西森 信行; 永井 良治

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.95 - 99, 2001/00

FELオシレーターの光共振器長を完全同期長に設定した状態で、FEL発振の飽和状態が消えずに残ることが初めて観測された。また、そのときのFEL光のパルス長は半値全幅で250fs,波長は22umであった。250fsというパルス幅は光のサイクル数に換算すると3サイクルに相当する。これは、今までに実現されている世界のFELの中でも最小サイクルである。FELの1パルスのエネルギーは200uJ程度なので、ピークパワーは0.8GWに達している。完全同期長における飽和発振は従来のFEL理論では許されておらず、その物理的なメカニズムは現在も研究が進められている。

論文

JAERI quasi-cw, and high-average power free electron laser driven by a superconducting rf linac

峰原 英介; 永井 良治; 沢村 勝; 高雄 勝*; 菊澤 信宏*; 杉本 昌義*; 佐々木 茂美; 大久保 牧夫; 佐々部 順*; 鈴木 康夫; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 331, p.182 - 185, 1993/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:67.89(Instruments & Instrumentation)

原研自由電子レーザーシステムは超電導RFリニアック駆動であるため、準連続波運転が可能であり、大平均出力を得ることができる。超電導リニアックを用いるFELはその他の方式の大出力FELに比べて、加速器系の困難が大きい反面、レーザー系の困難が少ないと考えられる。現在までの実験の状況と冷凍機、高周波電源、真空系、輸送系、超電導加速器系の製作、設置、試験状況について報告する。

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