●建物建設状況 |
(1) | リニアック棟では加速器電源装置、加速空洞、電磁石、真空ダクト等の組立調整試験を継続中。3GeVシンクロトロン棟では、電磁石の搬入据付、電源システム、制御システムの組立調整を進めている。また、3NBTトンネルでは、計測制御関係等のケーブル布設工事が進んでいる。 |
(2) | 50GeVシンクロトロンのD工区トンネル建設工事では、鉄筋組上げ、コンクリート打設等の工事を継続中。トンネルが完成部分した部分では、埋戻しを進めている。また関連建家の躯体工事も継続中である。 |
(3) | 物質・生命科学実験施設では、建家躯体のコンクリート打設や各階の床、壁、天井の塗装等内部仕上工事を進めている。また屋外排気塔など屋根関連工事を進めている。 |
(4) | ハドロン実験施設では、実験ホールの鉄骨組立が再開され、スイッチヤードの下流部では躯体工事を継続中。またニュートリノアーク部の躯体工事も継続中である。 |
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●3GeVシンクロトロン用偏向電磁石のトンネル内据付け |
3GeVシンクロトロン用偏向電磁石(BM:38ton)は加速器周長約350m内の3ヶ所にあるアーク部に全部で24台設置される。電磁石の磁場測定はJAEA・原子力科学研究所のHENDEL棟大実験室で全数実施済みで、各電磁石のトンネル内への配置は磁場性能(BL積)により事前に決定されている。
各電磁石はトンネル階の搬入室で一旦上下2つ割りにされ、陽子ビームを通過させるため内部を真空にするセラミックスダクトが組込まれ(写真1)、再度2つ割りを元の状態に戻す作業が行われる(写真2)。
この後電磁石はエアーパレットという高圧の圧縮空気を床面に吹き付けることで浮き上がる搬送台車を用いて搬入通路及びトンネル内を搬送され(写真3)、搬送台車に内蔵された電動油圧ジャッキを用いて所定の位置のベースプレート上に据付けられる(写真4)。
搬入に関わるテストは既に平成17年度に実施済みで、現在セラミックスダクトの完成にあわせて電磁石の搬入・据付けが本格的に進められており7月末には全数の据付けを終了する予定である。一連の写真は5月18日に14台目のBMを搬入した時の様子を示す。
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●1800K高耐熱性ハイブリッド型荷電変換炭素フォイルの開発に成功 |
リニアックから3GeVシンクロトロンへのビーム入射部には、負水素イオンから電子を剥ぎ取り陽子イオンに荷電変換する装置が設置される。この荷電変換(ストリッパーフォイル)には熱と放射線損傷に強い1ミクロン(〜350μg/cm2)と薄いフォイルが必要である。
しかし、従来の炭素フォイルはもとより究極の先端素材とされるダイヤモンドフォイルでも、大強度ビームとなる当加速器ではフォイル温度が1800K以上にもなり使用に耐え得ないことが東工大(理学部)の3.2MeVバンデグラーフ加速器でのネオンビーム実験で確認された。
このことからフォイル交換に伴う加速器停止で運転効率が著しく低下することや、フォイル交換作業時の多量な被曝が大きな課題となっていた。従い、それらを解決すべくR&Dを積み重ねた結果、放射線損傷、フォイルの変形や膜厚減少等の高温損傷及び1800Kの高温に耐え得るボロンをドープした炭素フォイルの開発に成功した。
3.2MeV、2.5μAのネオンビーム試験で、従来の炭素フォイルの平均300倍以上、ダイヤモンドフォイルの約100倍の寿命を有することが確認された。高耐熱・長寿命化の成功要因は、炭素の粒子径が大きいクラスター粒子と炭素微粒子の混合構造がイオン照射に強く働くこと、炭素フォイルの高温時にボロン粒子が炭素粒子の蒸発とスパッタリングによる膜厚減少を防ぐことにある。
また、炭素材はダイヤモンドフォイルに比べて安価でありコスト面でも大変有利である。現在、前述のネオンビーム照射による寿命データの再確認を大強度の負水素イオンビームを用いて実施するため、KEK-750keVコッククロフト・ウォルトン型静電加速器のアップグレード化を図っている。
試験はボロンドープのハイブリッド型炭素(HBCー)フォイル、高温蒸着で作成した市販の(CMー)フォイル、気相エピタキシャル成長法で作成したダイヤモンドフォイルについて、また新しく開発したフォイル等の性能評価も行う。
これら一連の試験はJ-PARCの炭素フォイルや米国SNSのダイヤモンドフォイル(300〜500μg/cm2)でのエネルギーデポジッションと、それに伴う高温損傷に対する耐久性ある長寿命の新ハイブリッド型炭素フォイルを開発することが目的。写真1は負水素イオンビーム照射試験の様子。写真2、写真3にKEKに設置した照射試験装置を示す。
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●ビームポジションモニター(BPM)実機初号機が完成 |
3GeVシンクロトロンのビームポジションモニターは周長約350mのリングに全部で54台設置される。これらの殆どは補正電磁石に組込まれ四極電磁石のビーム上流側、或いは下流側に据付けられる。BPMの内径寸法は257mm、297mm、377mmの3タイプがある。今回完成した実機初号機を写真1に示す。また、ビームの位置を検出する電極構造モデルを図1に示す。
3GeV用BPMはビームが通る円筒型筐体内部に、取付け位置を90度ずらした対向する2対の電極に誘起される電気信号を検出することでビームの重心位置がモニターされるものである。今回、内径257mmの実機初号機が完成・納入され、今後原子力機構・原子力科学研究所内で性能試験が実施される。図2に3GeVシンクロトロンの主要機器の全体配置を示す。
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●M2トンネル(ミュオン標的近傍)の四極電磁石ガイドの設置 |
ミュオン標的の近傍に設置される機器は、中性子などの粒子線によって極度に照射され、人がアクセスできない程に放射化される。従って、そこに設置される数50〜60tonもの四極電磁石の交換据付けはクレーンなどを用いた遠隔操作となる。現在、このような遠隔操作による設置、メンテナンスを実現する為のガイド遮蔽体の設置を進めている。
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●フォーリンプレスセンター(FPC)東海地区視察 |
平成18年5月16日、FPC加盟外国人記者17名が日本原子力開発研究機構(JAEA)・原子力科学研究所に来所しJ-PARC等について取材した。JAEA久保公報部長が歓迎挨拶と原子力機構の概要説明を行ったのち、永宮J-PARCセンター長がJ-PARCの概要説明を、藤井量子ビーム部門副部門長が中性子利用の概況説明を行い、質疑応答が行われた。
続く施設見学でリニアックでは加速器空洞を、3GeVシンクロトロン棟では屋上展望台からJ-PARC全体を、また物質・生命科学実験施設では中性子源生体遮蔽体を貫通した23本のビームダクト、M2ビームトンネルなどを身近に見学。50GeVシンクロトロン施設、ハドロン実験施設は車中からの見学となった。
また午後、茨城県のJ-PARCへの取り組みについての説明では、今瀬 茨城県科学技術振興室長が県が整備するビームラインについて、林 茨城県技監が物質・材料について、黒木 生体分子構造機能研究グループリーダーがバイオについて説明されたのち質疑応答が行われた。今回の視察で外国メディアに向けて最新の情報提供を行うことができた。
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●シンポジウム 「陽子加速器で探る自然の謎−KEK-PS 35年の軌跡とJ-PARCの新たな挑戦−」 |
KEK-12GeV陽子シンクロトロン(KEK-PS)は、J-PARCの建設の進展に伴い、平成17年度末にその共同利用の幕を閉じた。KEK-PSは、我が国最初の本格的高エネルギー加速器であり、世界を牽引する開拓的な最前線の数多くの研究成果を発信してきた。また、日本ばかりでなく世界の加速器施設で活躍する人材を輩出したことも特筆すべきである。
平成18年5月19日午後、つくば国際会議場エポカルにて、KEK-PSの35年間にわたる軌跡を紹介し、その成果をさらに発展させるJ-PARCに関して討議するシンポジウムが開催された。一般の方々も含む200人強の参加を得て、加速器、素粒子原子核物理、物質科学の講演の後、J-PARCについて永宮センター長が紹介を行った。
陽子加速器を軸とする素粒子物理、原子核物理、医学利用、中性子科学、ミュオン科学の視点から関係者によるパネルディスカッションが行われ、KEK-PSの成果と位置づけを振り返り、J-PARCに対する様々の期待が述べられた。
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