次世代大強度多目的線形加速器のための超高効率ビーム制御に関する研究

• 研究課題/領域番号: 17740177
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 佐藤 政則 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, 助手 (90353367)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 加速器制御 / オンラインシミュレーション / フィードバック / ビーム制御 / 起動補正 / 空間電荷効果

研究概要

本研究の目的は、次世代大強度多目的線形加速器のための超高効率ビーム制御に関する研究である。線形加速器を効率的に運用する為には、異なるビームモード(電荷量・エネルギー)における安定運転が不可欠となる。このため、ビーム制御システムは、入射部から下流ラインにかけた統一的なオンラインビームシミュレーションを行い、最適なビーム運転パラメタが演算可能であることが望ましい。しかしながら、線形加速器ビームにおいて、高速オンラインビームシミュレーションの実現は非常に困難である。この要因の一つは、低エネルギー部(入射部)での空間電荷効果を考慮した高速計算アルゴリズムが存在しないためである。線形加速器の場合、入射部におけるビームシミュレーションを高精度に行わなければ、下流ラインでの計算結果が現実から大きくずれることとなる。
本研究目的のためには、オンラインビームシミュレーション用の高速計算機サーバが不可欠であり、昨年度、当該計算機を導入し、ソフトウェア開発・運転環境を整備した。また、実加速器の運転においては、大量の機器パラメータ(運転パラメータ)の管理が必須となる。このため、大容量データ蓄積装置を導入した。本装置の運転環境整備した後、データ転送速度など基礎的な試験を行い満足な結果を得た。
オンラインビームシミュレーションのためには、入射部における高速なビーム解析コードを開発中である。これに加えて、申請者が既に開発した高効率なビーム軌道補正アルゴリズムを、既存の高精度ビーム計算コードと融合させるソフトウェア構築を進めている。しかしながら、ソフトウェア開発の遅延及びマシンスタディの時間不足により、最終的なビームを用いた実証試験までには至らなかったが、平成19年度中に実施する予定である。ビーム試験において、安定したフィードバック制御動作を確認後、実運転システムでの運用を予定している。