| 研究課題/領域番号 |
19KK0078
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 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 |
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研究代表者 |
大森 千広 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, シニアフェロー (50213872)
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| 研究分担者 |
長谷川 豪志 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, 研究機関講師 (20553605)
森田 裕一 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, 助教 (60712700)
田村 文彦 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, J－PARCセンター, 研究主幹 (90370428)
杉山 泰之 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, 助教 (90789611)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | Large Hadron Collider / LHC Injector Upgrade / Magnetic Alloy / Wideband cavity / beam instability / Damper Cavity / J-PARC / 陽子加速器 / CERN / 広帯域空洞 / LHC高輝度化 / 金属磁性体 / ビーム不安定性 / 耐放射線 / シングルイベント / 中性子線 / ラザフォードアップルトン研 / 窒化ガリウム半導体 / LHCの高輝度化 / LHC入射器アップグレード / 金属磁性体「ファインメット®」 / 放射線計測 / LHC / PSブースター / PS / 金属磁性体ファインメット / LHC入射器 / ナノ結晶材料 / 磁場中熱処理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
茨城県東海村の大強度陽子加速器施設J-PARCでは世界に先駆けてナノ結晶材料を用いた高周波加速装置(空洞)を開発してきた。磁場中熱処理によって製造された大型のナノ結晶材料コアは高周波での電力損失が少なく、J-PARCの高勾配加速空洞に使用され大強度陽子加速に貢献している。この技術は国外でも高く評価され、広帯域空洞としてスイス・ジュネーブのCERN(欧州原子核研究機構）で稼働中の5つの加速器(2台の陽子加速器、1台のイオン加速器および2台の反陽子減速器）に活用されている。本研究はこれまでの国際共同研究の成果をもとに、更に日欧での国際協力を進めるための共同研究である。
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| 研究成果の概要 |
本研究はJ-PARCで開発された金属磁性体を用いた高勾配広帯域の高周波空洞を使い、CERNにおけるLHC衝突実験でのルミノシティ向上のため入射器群の性能向上に貢献するためのものである。本研究の主要な成果の一つはブースター加速器において従来のフェライトを用いた空洞をすべて金属磁性体空洞に置き換えに協力したことである。すべての要求性能を満足し、さらに信頼性の向上と加速器調整の柔軟性により加速器の性能向上につながっている。成果の2点目はPS加速器で問題となっていたビーム不安定性対策であった。ビームの不安定振動を広帯域空洞により打消し、LHC高輝度化で求められているバンチ強度の2倍化実現に貢献した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
J-PARCやLHCなどの加速器を用いた大型実験では加速器技術そのものが注目されることはあまり多くないが、実際にはこうした高エネルギー、高精度、高品質、高強度のビーム実験のためには様々な新しい加速器技術などが使われている。本研究は日本の優れた加速器技術、特に高勾配広帯域空洞技術を用いてLHC加速器の高輝度化実現に貢献したものである。この金属磁性体は日本で発明されたものでJ-PARCではいち早くそれを用いた高周波空洞の開発に着手し、世界に先駆けて実用化に成功した。この広帯域空洞技術は今日では多くの医療用陽子線・重粒子線がん治療加速器に応用され国内外での治療に活用されている。
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