Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
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.
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.012197_1 - 012197_7, 2019/12
被引用回数：2 パーセンタイル：68.99(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.
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：68.99(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.
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：17.86(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。
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。
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。
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
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。
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。
竹内 末広; 松田 誠; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 飯島 明彦*; 吉田 崇宏*
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。
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：0.00(Instruments & Instrumentation)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。
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。
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。
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。
永井 良治*; 峰原 英介; 竹内 学*
JAERI-M 91-074, 28 Pages, 1991/05
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。
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
の値を得ている。
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。
