Development of power-saving, space-saving, and low-cost normal-conducting accelerating structures that surpass superconductivity

Research Project

Project/Area Number	23K21831
Project/Area Number (Other)	21H03744 (2021-2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2021-2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 80040:Quantum beam science-related
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
Principal Investigator	阿部哲郎大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (70370070)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000) Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000) Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000) Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	加速空洞 / 高周波 / マイクロ波 / 省電力 / 省スペース / 加速器 / 粒子加速 / 常伝導 / 低価格 / 常伝導加速 / 費用対効果
Outline of Research at the Start	加速器は、幅広い分野で利用されている有用な実験装置であるが、その運転には大電力が必要、設置に広いスペースが必要、そして高価である、といった欠点がある。これらのことにより、実験の長期遂行や高度化、新規プロジェクトの提案などの妨げとなっている。エネルギー効率だけを考えれば、超伝導加速器（レアメタルである純ニオブ製）が活躍し始めているが、クライオスタットも含めるとかなりのスペースを要し、また、非常に高価である。本研究では、常伝導加速構造（低価格な純銅製）でも、高い加速周波数を採用する等で、超伝導加速構造以上の高い省電力性と省スペース性を実現でき、さらに、圧倒的な低価格で製作可能であることを実証する。
Outline of Annual Research Achievements	加速器は、幅広い分野で利用されている有用な実験装置である。しかし、その運転には大電力が必要、設置に広いスペースが必要、そして高価である、といった欠点がある。これらのことにより、科学実験の長期遂行や高度化、新規プロジェクトの提案などの妨げなっている。エネルギー効率だけを考えれば、近年、超伝導加速器（通常、その加速構造はレアメタルである純ニオブ製）が活躍しているが、（断熱構造である）クライオスタットも含めるとかなりのスペースを要し、また、非常に高価である。本研究課題では、常伝導加速構造（通常は低価格な純銅製）でも、高い加速周波数を採用する等で、超伝導加速構造以上の高い省電力性と省スペース性を実現でき、さらに、圧倒的な低価格で加速構造が製作可能であることを実証することが目標である。これにより、小型加速器の医療・産業分野への応用研究を推し進める。本開発研究は、①各種設計・要素試験、②０号機（プロトタイプ）の製作・試験、③１号機（改良型）の製作・試験、④２号機（最終型）の製作・試験というステップで進める。当該年度は、②の段階に進むための設計と試験、及び、より効率的な冷却方法の試験を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 試験空洞を製作するための基礎的設計と試験、及び、本研究のための高電界試験を行うためのテストスタンドの準備が順調に進んでいるため。
Strategy for Future Research Activity	これまでの試験結果等を反映させた試験空洞を製作し、高電界試験を行う。