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Yee-Rendon, B.; Jameson, R. A.*; 岡村 昌宏*; Li, C.*; Jiang, P.*; Maus, J. M.*
Proceedings of 32nd Linear Accelerator Conference (LINAC 2024) (Internet), p.492 - 495, 2024/10
LINACsは、粒子加速器内の荷電粒子の光学系とビーム ダイナミクスを設計するためのシミュレーションのフレームワークであり、RFQのすべての設計パラメータとシミュレーションパラメータをユーザーが完全に制御できるオープンソースのフトウェアである。ビーム駆動設計、正確な四極対称性を使用した完全3Dシミュレーション、外部および空間電荷場に対する厳密なポアソン解を含む。本コードは、解析入力分布を伴う粒子ビームを同時に処理でき、入力ビームの状態がスキャン可能である。本ソフトウェアは実行時間が比較的短くかつ広範な分析情報を提供する。本発表では、コードの歴史的な概要を説明するとともにRFQモデルの結果を提示し、将来の開発について議論する。
Pla
ais, A.*; Bouly, F.*; Froidefond, E.*; Lagniel, J.-M.*; Normand, G.*; Orduz, A. K.*; Yee-Rendon, B.; De Keukeleere, L.*; Van De Walle, J.*
Proceedings of 32nd Linear Accelerator Conference (LINAC 2024) (Internet), p.563 - 568, 2024/10
高出力粒子加速器にとって信頼性は重要である。特に加速器駆動システム(ADS)では、ビームの停止が原子炉の稼働率に大きく影響し、停止の多くは、加速空洞やその関連システムの損失に起因する。空洞に起因するビーム停止は、リニアックの他の空洞を再調整することで補償できる。しかし、理想的な補償設定を見つけることは、ビームダイナミクスと多目的最適化を伴う難しい課題であり、対象のリニアックによって大きく異なる問題が生じる。SPIRAL2リニアックでは、多くの空洞が補償のために動員され、探索空間は非常に多くの次元を持ち、ビーム進行方向の許容マージンがかなり低い。MYRRHAやJAEAで検討を進めているADS用リニアックには、最適化を容易にする特定の耐故障設計を適用しているものの、空洞は数秒で再調整する必要がある。そこで我々は、任意のリニアックのすべての空洞障害に対する補償設定を自動的かつ体系的に見つけるツールであるLightWinを開発した。本研究では、LightWinの最新の開発状況と、SPIRAL2とADSリニアック用に開発した補償戦略について、ビームダイナミクスと数学的な観点から紹介する。
Plaais, A.*; Bouly, F.*; Yee-Rendon, B.
Proceedings of 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 23) (Internet), p.4097 - 4100, 2023/09
大強度ハドロン加速器の信頼性は、特に加速器駆動システム(ADS)にとって大きな問題となる。例として、日本原子力研究開発機構(JAEA)で検討を進めているADSでは、5分以上のビーム停止の最大頻度は年間42回に設定されている。ビーム停止の大半は加速空洞または関連するシステムの故障によって引き起こされるため、これらを効果的に削減する方法を検討した。この目的のため任意の超伝導(SC)リニアックの補償設定を、自動かつ体系的に決定することを目的とした数値ツールLightWinを開発した。このツールは、MYRRHA SCリニアックに使用されて成功した。本報告では、JAEA ADSリニアックの最後段に関連するいくつかの障害シナリオをLightWinにより補償し、関連する再調整された設定とビーム性能とを以前にTraceWinを適用し行った結果と比較した。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Proceedings of 14th International Particle Accelerator Conference (IPAC 23) (Internet), p.1591 - 1593, 2023/05
日本原子力研究開発機構(JAEA)は、加速器駆動システム(ADS)の開発のため、ビーム出力が30MWとなる連続波(cw)超伝導陽子線形加速器(リニアック)を設計している。JAEA-ADSリニアックのイオン源は、エネルギーが35keV、正規化されたrmsエミッタンスが0.1
mm mrad未満で、20mAを超える陽子ビームを提供する必要がある。イオン源におけるビーム引出し部がビーム特性と品質を決定するため、目標の達成のためAXCEL-INP 2-Dシミュレーションプログラムを使用して、引き出し部の設計における幾何形状に関して最適化した。本報告は、イオン源引き出し部の設計について説明し、JAEA-ADSリニアックの陽子イオン源に関するビームダイナミクスを最初の結果として報告する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 田村 潤; 中野 敬太; 前川 藤夫; 明午 伸一郎
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.179 - 183, 2023/01
日本原子力研究開発機構(JAEA)では、マイナーアクチニドなど有害度低減のため、加速器駆動未臨界システム(ADS)の開発を進めている。JAEA提案型のADS(JAEA-ADS)では、30MWの陽子ビームを鉛ビスマス共晶(LBE)核破砕ターゲットに導入し、未臨界炉体系の炉心において中性子を生成する。未臨界体系に陽子を導入するビーム輸送系(BT)は、ビーム窓などの機器に高い熱応力がかからないよう、適切なビーム形状と安定なビームパワーを供給する必要がある。ビーム輸送系は、ビーム損失を軽減し、誤差があっても高い安定性を保ち、かつ輸送系の長さの要求を満たすために、多数のマクロ粒子を追跡して最適化した。本研究では、JAEA-ADSのビーム輸送系の設計とそのビームダイナミクス研究に関して紹介する。
Jameson, R. A.*; Yee-Rendon, B.
Journal of Instrumentation (Internet), 17(12), p.P12011_1 - P12011_11, 2022/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)高周波四重極加速器(RFQ)の空洞セルにおけるベーン変調の新しい調整法を開発した。本手法は、ビームのバンチングと縦方向エミッタンス制御を大幅に改善し、RFQ出力の縦方向rmsエミッタンスを小さくした。この方法は個々のセルに対し適応でき、全体のRFQの設計から独立しているため、ビーム操作のための追加パラメータにより一般化することができた。この手法は、通常目標とされるベーン変調の調整以外にも、高加速効率のなどの達成に可能となる。RFQの全体設計に与える累積的な効果の例を示し、設計者のさらなる探求の道筋を示す。
Yee-Rendon, B.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.310 - 313, 2022/10
加速器駆動未臨界システム(ADS)は、核廃棄物の核変換に有利なオプションを提供する。ADSは大強度の陽子線形加速器(ライナック)を利用し、未臨界原子炉内に核破砕中性子を生成する。ADS加速器は、数メガワット以上の陽子加速器の開発に対する課題に加えて、炉心構造材の熱応力を回避するため厳格な信頼性を所有し動作する必要がある。この動作要件を満たすために、ADSライナックの設計には信頼性指向を採用している。本発表では、世界のADSライナックの現状と課題に関し報告する。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤; Cicek, E.*
Proceedings of 12th International Particle Accelerator Conference (IPAC 21) (Internet), p.793 - 795, 2021/08
原子力機構で検討している核変換システム(ADS)では、線形加速器(LINAC)の大強度陽子ビーム(600MeV-1.5GeV)を用いる。LINACの終段加速部では、楕円超伝導高周波空洞(SRFC)を用いる予定であり、その性能評価は重要である。加速器の信頼性向上のためには、空洞は低い電磁場ピークを持つことが望まれる。一方、経済性を考慮すると高い加速度勾配が望まれる。本検討では、この両者を達成するための検討を行い、空洞の形状を最適化した。また、ビームに起因する影響の評価として、マルチパクタリングの検討を進め、その対策法について検討した。
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤
Journal of Physics; Conference Series, 1350(1), p.012198_1 - 012198_6, 2019/12
被引用回数：2 パーセンタイル：68.14(Physics, Particles & Fields)The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) superconducting CW proton linear accelerator employs elliptical cavities for the final acceleration of 180 MeV to 1.5 GeV. Due to this energy region implies a changed of beta from 0.55 to 1, two cavity models were developed using the geometrical betas of 0.68 and 0.89 to improve the acceleration efficiency. The study of the electromagnetic design was simulated using SUPERFISH code plus a program of python to produce the scan, the results were benchmarked with CST Microwave Studio program.
Yee-Rendon, B.; 近藤 恭弘; 前川 藤夫; 明午 伸一郎; 田村 潤
Journal of Physics; Conference Series, 1350(1), p.012197_1 - 012197_7, 2019/12
被引用回数：2 パーセンタイル：68.14(Physics, Particles & Fields)The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is designing a superconducting CW H
linear accelerator for the ADS project. The superconducting region will use five types of radio frequency cavities. In the region from 10 to 180 MeV the acceleration will be done using Half Wave Resonator (HWR) and Spokes cavities. HWR cavities will accelerate the beam from 2 to 10 MeV with a geometrical beta of 0.08 and the Spoke ones will do from 10 to 180 MeV using two cavity families with geometrical betas of 0.16 and 0.43. The results of electromagnetic model design are presented and the comparison with similar cavities from other projects are included.
山崎 良成
Proceedings of 9th European Particle Accelerator Conference (EPAC 2004), p.1351 - 1353, 2004/00
J-PARCは原研東海に建設中である。2006年末までにビーム試運転が始まる予定であるが、その前にKEKで2003年からリニアック最上流部のビーム試運転が始まっている。3MeVのRFQリニアックに続く3個のDTLタンクのうちの第1タンクで30mAのピーク電流の負水素イオンを20MeVまで加速した。J-PARC加速器の現況を報告する。
山崎 良成
Proceedings of 2003 Particle Accelerator Conference (PAC 2003) (CD-ROM), p.576 - 580, 2003/00
今、J-PARCと名称が決まった原研KEK大強度陽子加速器統合計画は400MeVのリニアック、3GeVで25Hzの速い繰り返しのシンクロトロン(RCS),50GeVの主シンクロトロン(MR)から成る。MW級のパルス核破砕中性子源として、蓄積リングを使うSNSやESSと対照的にJ-PARCではRCSを使用している。この方式は、主として数10GeVの陽子加速を行うために、そのブースターとしてRCSを選んだのであるが、それ自体、蓄積リング方式よりも幾つかの長所を持っている。低エネルギービーム輸送系(LEBT),3MeVのRFQリニアック,中間エネルギービーム輸送系(MEBT)のビーム試験を行った。そこでは、LEBTに前置チョッパーが、MEBTにチョッパーが装着されている。このチョッパー系はJ-PARCに独自に開発されたものであり、SNSとの比較は比較は興味深い。
青 寛幸; 林崎 規託*; Paramonov, V.*
Proceedings of 2003 Particle Accelerator Conference (PAC 2003) (CD-ROM), p.2826 - 2828, 2003/00
環結合型加速空洞(ACS)はJ-PARCリニアックの180MeVから400MeVの加速構造として開発されてきた。加速管のスペースは確保されるが、当初はビーム輸送系として使用される。アルミ製,銅製のモデルを製作し、初期設計における特性及び形状の最適化を進めている。また高周波測定の手法についても開発を進めている。量産に向けて多岐にわたる検討が必要である。工程,取り扱い,ユーティリティなどである。モデル測定及び製作状況の現状について報告する。
杉本 昌義; Jameson, R. A.*; V.Teplyakov*; D.Berwald*; B.Blind*; D.Bruhwiler*; H.Deitinghoff*; Ferdinand, R.*; 金正 倫計; Klein, H.*; et al.
Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.367 - 371, 1998/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)国際核融合照射施設(IFMIF)の概念設計活動における加速器系の検討結果を報告する。ユーザー要求に基づき、最大40MeVの連続的な250mAの重陽子ビームを2か所のリチウムターゲットへ供給する。加速器は125mA出力のもの2台から構成される。主な要素は140mAの入射器、8MeV出力のRFQ、32-,36-,40MeVから選択可能なDTLもしくは超電導リニアック、最大1MW出力のモジュールから成る高周波源、及びビーム輸送系である。必要な技術開発要素の摘出とそのスケジュール・コスト評価も実施した。
峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏
Proc. of the 20th Linear Accelerator Meeting in Japan, 0, p.66 - 68, 1995/00
原研自由電子レーザー加速器系は10~20MeVの定格電子エネルギーでの加速を行っている。最大加速電界は前段加速器で高周波電源の出力限界により~5MV/m、主加速器で~7MV/m程度に制限されている。通過率は主加速器及びアンジュレータで概略100%を得た。長時間位相誤差は、1度以内、同振幅誤差は1%以下となっている。エネルギー分解能は前段加速器で
1.5%を、また主加速器で0.4%を切る程度である。又ストリークカメラによる時間巾の計測を行ったところ主加速器で60~18psであった。このため目標の10Aを越す数十Aの尖頭値が得られ、加速器性能は当初目標を越すことができた。冷凍機系は累積約一万七千時間程度運転された。また高周波系は無故障で同時間程度運転された。更に発振試験を行った。
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：66.64(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。
Plaais, A.*; Bouly, F.*; Yee-Rendon, B.
no journal, ,
高出力ハドロン加速器、特に加速器駆動ハイブリッド原子炉(ADS)において、信頼性は重要な問題となる。例として、日本原子力研究開発機構で検討を進めている加速器駆動システム(JAEA-ADS)は、5分を超えるビーム中断を年間42回以下に抑える必要がある。多くの故障は、加速空洞またはそれに関連するシステム損失により引き起こされるため、加速器の一部を再調整することで瞬時に補正し運転を継続する方法が検討されている。しかし、数秒以内に故障を補正する設定を見出すのは困難となるため、我々は、故障シナリオのデータベースを事前に作成できるツールとなるLightWinを開発した。本研究では、さまざまな故障補償戦略と、MYRRHAとJAEA-ADSの超伝導リニアックにおけるLightWinの検証研究を紹介する。また、LightWinの汎用性と効率に関する最新の進捗状況、および低エネルギーと高ビーム電流におけるLightWinの補正についても説明する。
