| 研究領域 | 素粒子現象から巨大構造物までを透視するマルチスケールミューオンイメージングの創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05088
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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 |
大谷 将士 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 (90636416)
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| 研究分担者 |
不破 康裕 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, 研究職 (00817356)
近藤 恭弘 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 (40354740)
二ツ川 健太 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 (50713153)
惠郷 博文 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 (60399615)
森下 卓俊 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, 研究副主幹 (30370480)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| キーワード | ミューオン / 円筒装荷型加速器 / イメージング |
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| 研究実績の概要 |
20世紀初頭から現在に至る加速器科学の発展は、電子や陽子・イオンなど種々の量ビームの利用を可能にし、ヒッグス粒子の発見や量子線治療など人類の叡智を切り拓いてきた。本研究では、申請者が世界で初めて実証したミューオンの高周波加速を用いた新しいイメージング技術の確立を目指し、ミューオン加速技術の高度化による加速器の小型化に挑戦する。
今年度は中速度(光速の約60%)以上のミューオンを高勾配で加速するミューオン専用加速管の詳細設計を行った。これまで実績のある電子用の加速管とは異なり、加速に伴う速度変化に応じて加速構造を徐々に変える新しい設計手法が必要になる。これまで電子用加速管で実績のある電磁場計算手法により構造が変化した場合の電磁場分布について検討し、加速効率最大化のための構造設計を実施するアルゴリズムを開発し、ミューオン専用加速管の設計手法を確立した。さらに、実際に設計した電磁場分布によるビームダイナミクスシミュレーションまで実施し、誤差電磁場による影響が小さく高品質加速(エミッタンス成長が約数パーセント以内で加速)をシミュレーション上で実証した。
上記の設計に基づき、原理実証機の制作に着手した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度中にミューオン専用加速管加速部の原理実証器を製作に着手する予定であったが、様々な社会情勢の影響により材料となる無酸素銅の手配が遅れ、製作開始には至らなかった。一方で、既に製作にむけた工学設計まで完了することができたので、来年度早々に制作を開始する準備が整った。以上から、全体としては計画はおおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
前述の通り、当初の予定であった原理実証器の製作着手には至らなかったが、加速管全体の工学設計まで完了することができた。来年度早々に原理実証器の製作に着手するとともに試験にむけた準備も並行して進めることで、当初の予定通り製作および試験まで完了する。
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