2021 Fiscal Year Annual Research Report

Impedance and radiation during the passage of beams through a ceramic break

Research Project

Project/Area Number	17K05124
Research Institution	Japan Atomic Energy Agency
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)
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)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2022-03-31
Keywords	電磁シールド / モニター
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、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年度にJAXAの施設で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、令和２年度は研究所内の実験室での精密測定で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。これを受けて、実際の加速器環境下でのビームを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。令和３年度はこれらのアンテナを用いて、実際の加速器のビームが誘起する電磁場を測定した。そして、計算結果が測定結果を再現することを示した。また、実際の加速器で使用できる真空仕様の金属薄膜つきのセラミックブレイクの設計製作をした。これらの成果は、今までコロナの影響で学会発表する機会がなかったが、令和３年度は加速器学会で口頭発表に選ばれ発表することができた。また、令和３年度末には、国際加速器学会事務局から口頭発表の依頼を受けた。一方で、金属薄膜とビームとの相互作用の研究を深めることで従来の理論の不備も明らかにできた。この部分については実用的観点とは別に理論研究として論文発表され、Editors' Choiceに選ばれた。