テスラ級超強磁場高応答キッカーシステムの開発と省電力高効率粒子線入出射法の実現

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25286089
• 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: 中村 英滋 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 (70311131)
• 研究分担者: 薮上 信 東北学院大学, 工学部, 教授 (00302232) ; 浅井 朋彦 日本大学, 理工学部, 准教授 (00386004) ; 石 禎浩 京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (00525834) ; 高山 正和 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (20236368) ; 小口 治久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (20356976) ; 上杉 智教 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (80392215)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 加速器要素技術開発

研究実績の概要

本年度は計画4か年の3年度目であり、いくつかの成果が出始めております。下記4項目が主たる研究課題細目です。(1) に関しては、1.3T/0.9μs の検証を終了しました。磁性体特性の高応答特性を検証するべく、70kA励磁試験を実施し、μsオーダーでの磁性体の飽和と fast recovery を確認致しました。(2) に関しては、実験計画初案を作成し、いくつかの準備が必要であることが判明し、現状加速器性能の確認作業に取りかかりました。残念ながら、加速器の重故障が発生しビーム試験が延期となりました。(3) に関しては、セプタムフリー入出法の提示と検証を行い、有為な省電力化が見込める事を確認致しました。(4) に関しては、高エネルギー応用への展開が拓け、様々な情報が集まりつつあります。ビーム試験の遅れが生じておりますが、研究分担者の研究計画時点以上のご尽力を戴き、研究全体としての遅れはかなり回復したと考えております。
===<自己評価・細目>===
(1) テスラ級キッカーシステムの原理実証機の設計・製作・性能評価試験：A [*評価基準: D: 設計完了; C: 実証機製作; B: 性能評価試験; A: 最適化検討; S: 副産的効果];; (2) テスラ級キッカーシステムのビーム制御試験：C [*評価基準: D: ビーム実験計画策定; C: 事前ビーム性能確認; B: 現地励磁試験; A: ビーム制御試験; S: 副産的効果];; (3) テスラ級キッカーシステムによる高エネルギー粒子制御機器の省電力化：A [*評価基準: D: 高エネルギー粒子線制御情報収集; C: 個別省電力化検討; B: 個別適応評価試験; A: 制御全体省電力化検討; S: 副産的効果] ;; (4) 本技術の応用研究： S [*評価基準: D: 応用可能分野情報収集; C: 応用法策定; B: 応用試験; A: 公開討論等による応用展開促進; S: 副産的効果];; <**> 全項目に対してEは進捗なし。

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

一昨年度に発生しました磁性体安価供給メーカーの該当品供給終了に関する問題への対応検討のため、かなりの日数を要しました。当該年度は、各研究分担者の尽力により、細部の再検討等を行った結果、各種評価試験が実施可能となり、昨年度までの遅れを回復できたと考えております。

今後の研究の推進方策

研究計画策定時の通り、前記４細目を中心に研究を推進していく予定です。

次年度使用額が生じた理由

磁性体製造メーカーの該当品供給停止、加速器重故障等の問題により、半年程度遅れた研究細目があるため。

次年度使用額の使用計画

本年度後半に実施予定だった加速器試験に関する消耗品等を翌年度前半に調達する予定。実験場所が遠隔地であるため、関連する旅費も同様に実施します。

研究成果

• [雑誌論文] Transverse Dynamics for Super-Rapid Acceleration in Circular High-Energy Particle Accelerators (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji nakamura
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Applied Physics Research 巻: 2-2 ページ: 1,6
  • DOI: 10.15379/2408-977X.2015.02.02.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conceptual Design of Rapid Circular Particle Accelerator Using High-Gradient Resonant Cavities with Fixed Frequency (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamura, et al.
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Applied Physics Research 巻: 2-1 ページ: 8,18
  • DOI: 10.15379/2408-977X.2015.02.01.2
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Opening talk of the scientific research symposium on middle range energy production: power supply systems on demand by pulsed operation for nuclear fusion, following conventional fusion methods and using fundamental methods promoted rapidly in this decade (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamura
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] Requirements of compact pulsed nuclear fusion reactors for middle energy production (2015)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Sato, Eiji Nakamura
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] Opening talk of the informal meeting IF9 on middle range energy production: power supply systems on demand by pulsed operation for nuclear fusion, following conventional fusion methods and using fundamental methods promoted rapidly in this decade (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamura
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] The Future Problem of the Power System Operation under the Trend of Electricity Demand (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko KONDO, Haruhisa Koguchi
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] Current state of high-beta fusion reactor core (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiko Asai, Hiroshi Gota
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] Recent Progress on Nuclear Fusion Research Projects and Demands for Compact Reactor (2015)
  • 著者名/発表者名: Inagaki Shigeru
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] Discussion on electricity supplies obtained from the experience at the Fukushima Nuclear Power Plant (2015)
  • 著者名/発表者名: SAKAI Izumi
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] High-energy particle handling by using 50 T class pulsed magnets (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nakamura, Koichi Kindo, Akira Matsuo, Koushi Kawaguchi, Izumi Sakai, Shin Yabukami, Masakazu Takayama, Yoshihiro Ishi, Tomonori Uesugi, Tomohiko Asai, Jun'ichi Sekiguchi, Tadafumi Matsumoto, Takahiro Edo, Haruhisa Koguchi, Tsukasa Nakamura, Fumio Yoshinari, Yuko Nakamura, Shigeru Inagaki
  • 学会等名: The 32nd annual meeting of the Japan Society of Plasma Science and Nuclear Fusion Research (JSPF)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-25