円形加速器を用いたミューオンイオン化冷却の基礎研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18340065
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐藤 朗 大阪大学, 大学院理学研究科, 特任助手 (40362610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石元 茂 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 (50141974) ; 鈴木 祥二 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 (00391722) ; 久野 良孝 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (30170020) ; 森 義治 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (30124176) ; 吉村 浩司 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, 助教授 (50272464)
• Keywords: ミューオン / 加速器

Research Abstract

本研究は円形加速器を用いたミューオンビームのイオン化冷却の実現に向けて、加速器の設計とそこに使用する超流動ヘリウム減速材の開発を目的とするものである。本年度はPRISM-FFAG型の円形リングによるイオン化冷却の検討と超流動ヘリウム減速材システムの設計を完了し、その製造を開始した。
大強度ミューオン源PRISM用に建設が進んでいるFFAG型加速器は大口径、大エネルギーアクセプタンスを持ち、かつ減速材及び高周波加速空洞を配置するに十分なスペースを有するので、β関数などの改善により円形イオン化冷却リングとして機能する可能性がある。このPRISM-FFAGラティスをベースにICOOLなどの3次元トラッキングコードを用いて、ビーム光学及びイオン化冷却性能の検討を行った。
超流動ヘリウム減速材については、原子核実験KEK-PS-E549で使用した超流動ヘリウム標的システムの設計をベースに改良を加え、本減速材システムの設計を行った。ミューオンビームの通過による超流動ヘリウム減速材への入熱除去が重要となるが、本システムは150L/時のヘリウム液化機を利用することで100Wの冷却能力を有する設計である。本年度は本システムのうち予冷システムを製作した。来年度は残りの減速材部を製作、全体を組み立てた後に、ヘリウム冷却試験及び、内部ヒーターによる入熱除去試験により設計冷却能力の検証を行う予定である。また、別の同構成のクライオスタットを用いた試験により、システム冷却能力のベースとなるデータを得た。