2020 Fiscal Year Research-status Report
加速ビームのセラミックブレイク（誘電体）通過に伴うインピーダンス及び輻射の研究
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17K05124
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
菖蒲田 義博 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, 主任研究員 (90370410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
外山 毅 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 (30207641)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 電磁シールド / モニター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加速器のビームの大強度化は、物理実験で世界的な成果を得る上で必然的な流れである。これに伴い、本来ビームを安定に回す上で不可欠な構成要素であるはずのセラミックブレイクが電磁波を発生するようになり、ビームを不安定にする懸念が出てきた。
近年、研究代表者らは「セラミックブレイクに、僅か１０nmの金属薄膜をコーティングするだけで電磁波は遮蔽され、ビームを安定化できる。」と理論的に予言した。本研究はこれを実験的に実証し、加速器の基盤技術を確立させる事を目的とするものである。
まず、研究代表者らは平成３０年度までに、金属薄膜付きのセラミックブレイクと金属薄膜なしのセラミックブレイクのテストスタンドの設計製作を済ませた。そして、平成３０年度末には、JAXAの電波暗室を利用してセラミックブレイクから放射される電磁波の観測試験を行った。続いて、令和元年度は所属研究所内の実験室で再現実験ができる環境を作り、JAXAでの測定結果をおよそ再現できる状況にした。
これを使って令和２年度は測定を精密化させ、金属薄膜が実際に電磁場をシールドできることを示した。さらに、それに付随してセラミックブレイク部には電圧が誘起されること、その電圧とセラミックブレイクを通過するビーム形状は理論的に関連づけられることを示した。そして、実際に金属薄膜に誘起する電圧とビーム形状との関係をテストスタンドを使った実験で実証した。この成果はPhysical Review Accelerator and Beamsに発表された。これを受けて、実際の加速器環境下でのビーム使った応用実証実験に向けた測定ジグの製作、及び、ビームが誘起する電磁場を測定できるアンテナの設計製作を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では、令和2年度に加速器施設のビームを使った測定の実施、ワークショップへの参加、研究成果をまとめた論文を作成し、学会において発表する予定だった。しかし、論文発表はできたものの、新型コロナウィルス感染症拡大の影響により、測定環境の整備に遅れが生じたことやワークショップが延期になったこと及び参加予定の学会が中止となり、研究成果を公表する十分な機会が得られなかったことなどからやや遅れていると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度に予定していた加速器施設のビームを使った測定を行うための環境整備を進めるとともに、論文の学会における成果発表に努めて、令和2年度の遅れを取り戻すことを図る。また、不足している測定ジグの整備を完了させ、所属機関内の加速器実験担当部署との調整を行い、早期に加速器環境下での実証実験を行える様、対応を図る。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症拡大の影響により、令和２年度に予定していた研究成果を発表する機会を得ることができなかったため、研究成果発表にかかる旅費や参加費などの費用が次年度使用額として発生した。次年度使用額は令和３年度の経費と合わせて、研究発表にかかる費用及び、実際の加速器環境下でのビームを使った実験に向けた測定ジグの購入にかかる費用として使用する予定である。
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