大強度パルスミュオン発生のための湾曲ソレノイド開発

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22244033
• 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: 下村 浩一郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60242103)
• 研究分担者: 齊藤 直人 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 (20321763) ; 豊田 晃久 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, 助教 (20373186) ; 深尾 祥紀 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, 助教 (80443018)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ミュオン / ビームライン / 超伝導電磁石 / 高放射線場

研究概要

我々は大口径軸収束タイプのミュオンチャネルの開発を行っている。この際大量にミュオンを発生させる際に必然的に伴う高強度の放射線に耐えられるよう初段には「常伝導ソレノイド磁石系」を用い、その下流に設置される「湾曲型超伝導ソレノイド」による効率的な輸送と低バックグラウンド化をはかり、最後に実験標的位置に焦点を結ばせる為にこれまで我々のグループにより開発されてきた「軸収束型超伝導ソレノイド」タイプの収束系を用いる。このような新しいコンセプトのビームチャネルをJ-PARCミュオン施設に設置した場合、世界最高強度（正ミュオン109/s、負ミュオ108/s、従来型の約20倍の効率）のパルスミュオンビームを発生させることが可能となる。平成２４年度にはこのうち「湾曲型超伝導ソレノイド」および「軸収束型超伝導ソレノイド」を完成させた。ついで、「湾曲型超伝導ソレノイド」において、本科研費で施策した磁場測定器を用いてその磁場分布を測定し、当初の設計通りになっていることを確かめた。また「軸収束型超伝導ソレノイド」については構成する超伝導電磁石コイルの磁場分布の測定をおこなった。これらの準備をへてＪ－ＰＡＲＣミュオン施設に設置し、ビーム取り出し試験をおこない、当初の予定通りの性能を発揮することがしめされた。この際、ビームプロファイル測定には、本科研費で開発された、新しいタイプのモニター（ＣＣＤカメラとシンチレータを組み合わせたもの）が使用された。

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

平成２４年度には当初予定していた装置は完成し、その性能を確かめることができた。ただし、湾曲ソレノイド先頭部分のビーム由来の温度上昇が当初の見積もりより高い傾向がみられ、現在その原因を調査中である。

今後の研究の推進方策

平成２５年度は本科研費の最終年度にあたり、これまで蓄積してきたデータをもとに論文作成、国際会議への報告に努める。また湾曲ソレノイド先頭部のビーム由来の温度序章については条件を変えながら測定を行うことにより、その下原因を究明する、この作業は今後の同じ型のビームラインの設計には非常に重要な情報となる。

研究成果

• [雑誌論文] Status of the Superomega Muon Beam Line at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikedo, Y. Miyake, K. Shimomura, P. Strasser, K. Nishiyama, N. Kawamura, H. Fujimori, S. Makimura, A. Koda, T. Ogitsu, Y. Makida, T. Adachi, K. Nakahara, M. Yoshida, A. Yamamoto, T. Nakamoto, K. Sasaki, K. Tanaka, N. Kimura, W. Higemoto, Y. Ajima, K. Ishida, Y. Matsuda, and A. Sato
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 30 ページ: 34-37
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2012.04.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physics Procedia (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyake
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 30 ページ: 46-49
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2012.04.037
• [学会発表] -6J-PARC/MLFにおけるスーパーオメガミュオンビームラインVIII (2013)
  • 著者名/発表者名: 池戸豊
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
  • 年月日: 20130326-20130329
• [学会発表] 大強度ミュオンビームラインSuper-Omegaにおけるビーム測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 足立泰平
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
  • 年月日: 20130326-20130329
• [学会発表] -6J-PARC/MLFにおけるスーパーオメガミュオンビームラインVII (2012)
  • 著者名/発表者名: 池戸豊
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-20120921