超耐放射線電磁石を用いた超大強度二次ビームラインの設計

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18204026
• 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: 高崎 稔 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (70044782)
• 研究分担者: 渡辺 丈晃 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (00415043) ; 高橋 仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (60353372) ; 上利 恵三 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師補 (30391741) ; 皆川 道文 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師補 (50391743) ; 山野井 豊 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師 (90391739)
• キーワード: 耐放射線 / 完全無機絶縁 / 間接水冷 / 真空 / トリチウム / J-PARC / K中間子工場 / MIC

研究概要

標的装置近傍に設置されるビームライン機器の内、真空チェンバーはビームの最も近傍に設置されるがゆえに、その受ける熱量、放射線は莫大なものとなる。そのため、十分な冷却方法を講じなければたちまち溶融してしまうし、また、強力に水冷したとしても、その中での莫大なトリチウム生成という問題を抱え込む事になる。そこで真空ダクトを標的付近から完全に廃する事を考えた。すなわち発想を大逆転し、巨大な真空チェンバー中で磁石や標的本体を運転する事を考えた。しかしそんなことは本当に可能なのだろうか。
本研究の目的は、二次粒子生成標的の直下流で運転するビームラインシステムとして、真空中で超耐放射線(=完全無機)電磁石等を運転するシステムを設計し、かつその実物大模型を試作し、これらが「システム」として動作する事を実証することである。そこで平成18年度(初年度)の研究は次の手順で行われた。
1.真空中での超耐放射線電磁石(完全無機電磁石)の運転のための実証装置を、既存の小真空槽並びにプロトタイプ(試験用)電磁石を用いて構築し、試運転を行った。
2.大強度二次ビームラインの最上流部(生成標的の直下流部分)の大型真空槽の設計を、上記試運転の結果を反映させながら行なった。また、その中で使用する超耐放射線電磁石(完全無機電磁石、DとQ)の設計を実施した。
3.大型真空槽への励磁電流(〜3000A)並びに冷却水(〜200リットル毎分)の導入装置に関する設計、試作にも着手した。
4.システムとしての大強度二次ビームラインの最上流部(標的直下流部)の設計を完了させた。
以上のことをふまえて、次年度にはより実機に近い(できれば部分的にでも実機を用いて)試験を続行する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Magnet Operation in vacuum for High Radiation Environment near Production Target (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.Takasaki 他
  • 雑誌名: IEEE Transactions on applied Superconductivity Vol16-No2 ページ: 1346-1349
• [雑誌論文] Development of Vacuum Sealing Devices for J-PARC Hadron Beamline (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamanoi, M.Takasaki 他
  • 雑誌名: Proceedings of the 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan ＆ the 31th Linear Accelerator Meeting in Japan ページ: 472-474
• [雑誌論文] DEVELOPMENT OF INDIRECT-COOLING RADIATION-RESISTANT MAGNETS (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Takahashi, M.Takasaki 他
  • 雑誌名: Proceedings of the 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan ＆ the 31th Linear Accelerator Meeting in Japan ページ: 723-725
• [雑誌論文] Development of Vacuum Windows for J-PARC Hadron Beamline (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Agari, M.Takasaki 他
  • 雑誌名: Proceedings of the 3rd Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan ＆ the 31th Linear Accelerator Meeting in Japan ページ: 475-477