| 研究課題/領域番号 |
20K03993
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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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 |
下川 哲司 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 (30837399)
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| 研究分担者 |
原田 寛之 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, 副主任研究員 (30601174)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 陽子加速器 / 遅い取り出し / ビームロス / 静電セプタム / ビーム非破壊 / シンクロトロン / 加速器 / 非破壊 / ビーム取り出し装置 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
粒子加速器で加速されたビームは、原子核・素粒子実験等の学術研究や放射線がん治療等の医療応用に利用されており、世界中で科学技術の基盤となっている。ビーム取出し方法の一つ「遅い取り出し」では、リング型粒子加速器に貯め込み、周回しながら加速されたビームを広げ、静電セプタムと呼ばれる装置に近づけ、徐々に削りながらビームを取り出す手法である。既存の手法では、境界面でのビーム衝突を原理的に避けることができず、取り出し効率の限界や、装置の損傷や放射化によるビーム出力の制限が生じている。本研究では、これらの制限に革新的なブレイクスルーを与えるため、独自に考案した新たな静電セプタムの開発を目指すものである。
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| 研究成果の概要 |
加速したビームを「遅い取り出し」 では、周回するビームを広げながら、静電セプタムと呼ばれる装置に近づけ、徐々に削りながらビームを周回側と取り出し側に分離し、ビームを取り出している。そのため、周回側と取り出し側の境界に設置している電極やワイヤー等へのビームの衝突を原理的に避けることができず、取り出し効率の限界や、 装置の損傷や放射化によるビーム出力の制限が生じている。本研究では、取り出し境界に物質を配置しない静電セプタムの開発を行った。小型試験機による試験において基礎特性の試験、計算モデルの研鑽を行った結果、ビーム分離能力を有するビーム非破壊型静電セプタムの開発の可能性を見い出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ビーム非破壊型静電セプタムの小型試験機による試験において基礎特性の試験、計算モデルの研鑽を行い、十分なビーム分離能力を有すること、研鑽したモデルを用いてビームシミュレーションを行い、ビームロスの低減が可能であることが示唆された。これは国内に限らず、世界の粒子加速器における遅い取り出し手法におけるビーム出力の制限および機器の故障、放射化のリスクの低減に対しての革新的なブレイクスルーとなる。
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