| Project/Area Number |
20H00166
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
Yamamoto Masanobu 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (30354749)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥41,080,000 (Direct Cost: ¥31,600,000、Indirect Cost: ¥9,480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥37,830,000 (Direct Cost: ¥29,100,000、Indirect Cost: ¥8,730,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 陽子シンクロトロン / 高周波加速 |
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| Outline of Research at the Start |
J-PARC 3GeVシンクロトロン加速器は、陽子を400MeV(光速の71%)から3GeV(光速の97%)まで0.02秒で加速する施設である。現状の性能では最大83兆個の陽子を一度に加速できる世界最高強度の実力を誇るが、本研究で開発を行う加速空胴を使えば一度に加速する陽子の数を倍増できる可能性がある。本研究においてその原理の実証を行う予定である。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have designed and fabricated an acceleration cavity in J-PARC 3-GeV synchrotron to achieve a beam power of 2 MW, which is twice the design value. The calculation shows that a single-ended acceleration cavity is more advantageous for high intensity beam acceleration than a push-pull acceleration cavity, which is considered to be the conventional method. We have completed the fabrication of a prototype single-ended acceleration cavity. The prototype was installed in the accelerator tunnel and was tested with a 1 MW beam, which is the maximum beam power in the current status. As a result, it was demonstrated that the beam can be stably accelerated with 40% less power than the push-pull acceleration cavity, which is expected value by the calculation. This means the single-ended acceleration cavity has an ability to accelerate 2 MW beam.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の最大の学術的意義は、電源、増幅器は既存のものを使用したまま、負荷である加速空胴をシングルエンド励振方式に変更するだけで、設計値の倍である2MWビーム加速が達成可能なことを示したことにある。これは従来プッシュプル励振方式がとされていた高周波加速システムの常識を覆す画期的な成果である。これにより、加速器から物質生命科学や素粒子・原子核実験に供給されるビーム強度を増強することができ、これらの分野における国際的な競争力を高める技術を手にしたことになる。
また社会的意義としては、同じビーム出力を達成するのに4割低い電力で済むことになり、SDGsにも貢献する成果と言える。
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