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論文

Electromagnetic design of the low beta cavities for the JAEA ADS

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

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.

論文

Design of the elliptical superconducting cavities for the JAEA ADS

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

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.

論文

Optical resonator optimization of JAERI ERL-FEL

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

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 528(1-2), p.231 - 234, 2004/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:81(Instruments & Instrumentation)

原研ERL-FELの高出力化のために光共振器形状の最適化を行った。FELの効率は光共振器の出力効率,相互作用モード体積といった光共振器の性能に依存している。光共振器の出力効率,相互作用モード体積をそれぞれ最大化,最小化することにより形状の最適化を行った。光共振器の出力効率及び相互作用モード体積はFFTにより改良したFox-Liの手法を用いたシミュレーションコードにより計算した。

論文

材料・バイオ研究のためのK900超伝導AVFサイクロトロンの設計研究

福田 光宏; 奥村 進; 倉島 俊; 宮脇 信正; 石井 保行; 齋藤 勇一; 水橋 清; 上松 敬; 千葉 敦也; 酒井 卓郎; et al.

Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.643 - 645, 2004/08

原研高崎のTIARAでは、バイオ・材料研究専用のK900超伝導AVFサイクロトロンの設計を行っている。最先端のイオンビーム利用研究のニーズに応えるため、陽子で300MeV、重イオンで150MeV/uまで加速可能な超伝導電磁石及び高周波加速システムの検討を進めており、本報告では、建設・整備計画の概要と電磁石・共振器などの検討状況について報告する。

論文

原研タンデムブースター用Low$$beta$$超伝導加速空洞の開発

株本 裕史; 竹内 末広; 松田 誠; 仲野谷 孝充

第17回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.135 - 137, 2004/06

原研タンデム加速器では短寿命核,安定核ビームを発生するKEK・原研共同研究施設を建設している。2004年度中にエネルギー1.0MeV/核子で運転を開始する予定であるが、将来的にはイオンをブースターで再加速し約7.0MeV/核子のビームを得る計画を立案している。イオンをブースターで再加速するためには2.0MeV/核子まで加速する必要があり、前段加速器としてLow$$beta$$超伝導加速空洞の開発を進めている。ブースターは共振周波数129.8MHzの超伝導リニアックで、40個の空洞から構成されている。空洞は2ギャップの同軸1/4波長型共振器で、最適ビーム速度$$beta$$optは光速の10%に設計されている。この$$beta$$opt=10%空洞の前段から8個を開発中の3ギャップ同軸2芯1/4波長型共振器($$beta$$opt=約6%)に置き換え、1.0MeV/核子のイオンを2.0MeV/核子まで加速する。さらに$$beta$$opt=10%空洞を後段に4個追加し、合計36個の$$beta$$opt=10%空洞で再加速すればクーロン障壁を越えるエネルギー約7.0MeV/核子の短寿命核,安定核ビームを得ることができる。現在、モデル空洞で設計の検討を行っており、年度内にニオビウムでプロトタイプを製作する予定である。

論文

Misalingment tolerance of a hole-coupling optical resonator for JAERI ERL-FEL

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

Proceedings of 26th International Free Electron Laser Conference (FEL 2004) and 11th FEL Users Workshop (CD-ROM), p.255 - 257, 2004/00

原研ERL-FELではセンターホール出力の光共振器を採用している。FEL出力変動を1%以下にするための光共振器のミスアライメント許容度をFFT-FoxLiを用いたコードにより評価した。光共振器のミスアライメント許容度は位置ずれ角度ずれそれぞれ0.1mmと40$$mu$$radであり、この値は床の振動,アライメント装置の精度以下であるので、この光共振器はFEL出力変動1%以下の安定度を得るために十分に大きなミスアライメント許容度を持っていることがわかった。また、全反射ミラーについては位置ずれをミラーの傾きにより補正できることもわかった。

論文

Beam development for flat-top acceleration in the JAERI AVF cyclotron

倉島 俊; 宮脇 信正; 福田 光宏; 奥村 進; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 中村 義輝; 荒川 和夫

JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.310 - 311, 2003/11

原研AVFサイクロトロンは、材料科学・バイオ技術専用のサイクロトロンとして世界で初めて建設され、イオン種・エネルギーを短時間で切り替えるカクテルビーム加速技術,大面積均一照射技術,パルスビーム生成技術,イオン源技術などを開発し、イオンビーム利用研究を先導する最先端の加速器技術を生み出してきた。バイオ技術分野においては、微細孔(マイクロアパーチャ)を用いたコリメート方式により世界に先駆けて開発したビームスポット径約10umの数百MeV級重イオンマイクロビーム形成技術とシングルイオンヒット技術が生物細胞への局部照射など生体機能解明研究に応用されているが、さらにビームスポット径の高分解能化と照準位置の高精度化を図り、最先端のバイオ・材料研究に資するサブミクロンビーム形成を実現するため、サイクロトロン加速器技術の高度化を進めている。従来のサイクロトロンより加速電場及び磁場の安定性とビームのエネルギー分解能を1桁以上も向上させ、4連四重極レンズを用いたビーム集束方式により数百MeV級重イオンでは世界初となるビームスポット径1um以下のサブミクロンビーム形成の実現を目指している。

論文

Operational status of superconducting resonators of the JAERI tandem-booster

竹内 末広; 松田 誠; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 飯島 明彦*; 吉田 崇広*

Proceeding of 10th Workshop on RF Superconductivity (SRF 2001), p.591 - 593, 2001/00

原研タンデム・ブースターが1994年に運転を始めて今日まで、40台の1/4波長型超伝導空洞(周波数=129.8MHz,最適イオン速度=0.1)は重イオン加速のため安定に稼働している。この発表は超伝導空洞の現在の(最近測定した)性能を、95年のデータと比較しながら、報告する。空洞の平均加速電界は高周波入力が4ワットにおいて、95年と同じ4.6MV/mであった。しかし、5MV/m以上の高電界では電子電界放出が大きくなっている。水素吸収に起因するQ値低下の問題は急速冷却によりある程度回復した状態で使用していることがわかった。

論文

Linac RF control at transient beamloading

M.A.Chernogubovsky*; 杉本 昌義

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 428(2-3), p.263 - 270, 1999/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

リニアック高周波制御における基本的な考え方、並びにその最適化を実現する方法を求めるべく、過渡的なビームによって空洞に励磁される場の電気力学的特性を解析し、その結果を用いて、効果的な高周波制御設計手法を開発した。高周波システムに方向性選択結合器を利用することを前提にして、高周波システムの主要パラメータを決定した。リニアックの運転電磁場モードの電気力学が適用される範囲で、制御特性を取り込んだ形で、ビーム損失が最小化するようなビームダイナミクスの最適化方法を確立した。

報告書

RF control at transient beamloading for high-duty-factor linacs

M.A.Chernogubovsky*; 杉本 昌義

JAERI-Research 98-041, 29 Pages, 1998/08

JAERI-Research-98-041.pdf:1.32MB

高いデューティーでリニアックを運転する場合に大きな問題となるのは、過渡的なビーム負荷の下で如何に効率よく高周波の制御を行い、ビームロスを少なくするかという点である。そのような場合の高周波制御方式を確立するために、過渡的に負荷が変わるようなビームによる空洞の励振特性を解析することによって、制御の原理及び状態方程式を導いた。方向性選択結合の考えをIFMIF高周波システムに適用することで、システムの主要な特性を決定し、高周波制御パラメータの最適化を図った。IFMIF-RFQの加速チャンネルを最適化する試みの最初の結果が得られた。

論文

Estimation of optical resonator for FEL

沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 峰原 英介

Free Electron Laser and Its Application in ASIA, p.195 - 199, 1997/00

自由電子レーザーの光共振器の整列精度を評価するための光学設計コードの開発を行った。このコードはミラー、アンジュレータ・チェンバー、偏向磁石チェンバー、出力用ホールなどの光共振器の要素の複雑な形状を取り扱うことができる。さらに電子ビームの特性による放射光の様々な角度分布、空間分布を作ることができる。原研FELの光共振器からの出力信号とこのコードの計算結果とを比較することにより、光共振器の整列誤差や電子ビームの位置ずれが評価ずれが評価できるため、電子ビームのハンドリングや光共振器の整列に有用である。

報告書

Conceptual design of IFMIF accelerator RF systems

M.A.Chernogubovsky*; 杉本 昌義

JAERI-Research 96-064, 9 Pages, 1996/12

JAERI-Research-96-064.pdf:0.64MB

IFMIF概念設計活動の一環として加速器高周波システムの概念設計に関する問題点を考慮し対応策の提案を行った。はじめに基本設計として採用されたセグメント型RFQの電気力学的性質を解析しビームダイナミクスシミュレーションで考慮すべき問題を指摘した。次にRFQ及びDTL高周波システムの設計に方向性選択結合の考えを適用した。この方法により伝送系中の異なる種類のフィダー長を制限でき大強度ビーム加速で問題となる不要なモードの励起が抑えられる。また高周波源と加速空洞との整合がとれ、制御用の高周波信号の取出しも可能となる。最後に電気光学的な原理を応用した加速構造の精密な同調方法の適用に言及する。

報告書

酸化物超電導体の高周波表面抵抗測定装置

永井 良治*; 峰原 英介; 竹内 学*

JAERI-M 91-074, 28 Pages, 1991/05

JAERI-M-91-074.pdf:0.91MB

酸化物超電導体の高周波表面抵抗を測定するための装置を作製した。この装置は任意の温度(30~300K)に設定できる冷却装置、高周波特性測定装置、被測定用空洞共振器からなる。被測定用空洞共振器を冷却装置で所望の温度に冷却し、高周波特性測定装置でQ値を測定することにより高周波表面抵抗を求める。また、この装置での評価は他の方法に比べて高感度であり、試料表面の僅かな低温相を検出可能である。測定装置の詳細とその特徴的性能について述べ、Bi系超電導体の測定結果を示す。

論文

Fabrication and RF properties of the microwave cavity made of YBaCuO and BiPbSrCaCuO superconductors

峰原 英介; 永井 良治*; 星野 和友*; 竹内 学*

J. Supercond., 3(3), p.277 - 280, 1990/00

高い遷移温度を持つ金属酸化物の超電導体が発見された事は液体ヘリウムより遙に高い温度で動作する新しい一群の超電導高周波素子の可能性を浮上させた。このような高周波、マイクロ波、ミリ波の超電導素子(空洞共振器、伝送線路、導波管、反射鏡、アンテナ、フィルタ等)の実用可能性を明らかにするための研究が1987年4月から原研東海において始められた。ここではこの実用可能性調査研究の現状、特にBi系、Y系の超電導体空洞共振器の製作、測定装置、測定結果について報告する。Bi系TEモード空洞共振器の例では約18GHzで20K~40Kにて数m$$Omega$$の値を得ている。

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