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

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1350/1/012197

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.

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

https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.04.053

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。

原研タンデムブースター用Low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optは光速の10%に設計されている。この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(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opt=10%空洞を後段に4個追加し、合計36個の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。

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

http://jolissrch-inter.tokai-sc.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Review-2003-033-p0188-p0390.pdf

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。

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

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(99)00133-3

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。

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。

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。