Development of hybrid permanent magnet multipole for intense beam transportation
Project/Area Number |
21K17996
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
Principal Investigator |
不破 康裕 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, 研究職 (00817356)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | ビーム物理学 / 量子ビーム / 永久磁石 / 大強度ビーム / 加速器 |
Outline of Research at the Start |
量子ビームの大強度化における課題の一つである空間電荷効果によるビーム品質低下を抑制するため、多重極磁場成分を発生可能なビーム集束用デバイスを開発する。本研究では、永久磁石を用いた多重極ビーム集束用デバイスの試作とそれを用いた高品質大強度ビーム輸送の原理実証実験を実施し、大強度加速器における空間電荷効果の抑制手法の実現可能性とその作用を有効に機能させるためのビームライン設計指針を提案する。
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Outline of Annual Research Achievements |
量子ビームの大強度化における課題の一つである空間電荷効果によるビーム品質低下を抑制する手法として、複数の多重極磁場成分をビームラインに印加することが提案されている。本研究では、この方式によるビーム輸送を実験的に実証するため、永久磁石を用いた機能結合型多重極磁気デバイスを開発している。 3年間の研究期間における2年目にあたる令和4年度は、空間電荷効果の抑制を実現する機能結合型多重極磁石のプロトタイプを製作し、発生する磁場分布を評価することを目標とした。本研究で提案している多重極磁石は、省スペースで強力なビーム集束力を確保するために永久磁石を使用することとし、集束磁場の主成分となる4極磁場に加えて空間電荷効果によるビーム発散力を補正するための8極磁場成分を同時に発生させることができる機能を有するものである。また、8極磁場による空間電荷効果の補正をビーム試験で実証するためには、4極磁場成分を変化させることなく8極磁場成分の強度を変調させる必要があった。そのため、プロトタイプ磁石の磁気回路は、4極磁場を発生させる永久磁石と8極磁場を発生させる永久磁石を分けた構造として設計し、8極磁場を発生させるための磁石材料にはそれらを回転させて強度を変調する機構を導入して製作した。 製作したプロトタイプ磁石に対して基礎的な磁場測定を実施し、4極成分を十分な強度で発生できること及び8極成分を必要な強度範囲で変調可能であることを検証した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画において令和4年度に実施予定であった、複合多重極磁石のプロトタイプの製作及びその発生磁場の測定による磁場分布の評価を完了したことから、おおむね順調に進展していると判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
令和5年度には、製作及び基礎的な磁場評価が完了した磁石に対して、精密多重極磁場測定及びビーム輸送試験を実施し、8極磁場成分がビームに与える影響を詳細に評価する。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)