FRPP68

KEK 7 GeV 電子陽電子入射器の20 万時間運転の達成
古川和朗、明本光生、阿部哲郎、荒川大、荒木田是夫、飯田直子、池田光男、 岩瀬広、
惠郷博文、 榎本收志、榎本嘉範、大越隆夫、大沢哲、岡安雄一、小川雄二郎、柿原和久、梶裕志、片桐広明、紙谷琢哉、川村真人、佐武いつか、佐藤政則、設楽哲夫、周翔宇、白川明広、杉村仁志、諏訪田剛、清宮裕史、染谷宏彦、竹中たてる、田中窓香、張叡、邱丰、峠暢一、中島啓光、夏井拓也、東保男、肥後寿泰、本間博幸、松下英樹、松本修二、松本利広、三浦孝子、三川勝彦、宮原房史、矢野喜治、横山和枝、吉田光宏
40x
（KEK）
Luminosity
要旨

Beam from Injector and Storage Current
SuperKEKB:
7 GeV e2600 mA
4 GeV e+3600 mA
KEK電子陽電子入射器は、1982年からフォトンファクトリー(PF)放射光実験施設への電子入射運転を始めた。
Belle IIPF:
2.5 GeV e450 mA
SuperKEKB
PF-AR:
6.5 / 5.0 GeV e- 60 mA
以来、TRISTAN、PF-AR、KEKB、SuperKEKBへの入射を重ね、運転期間は39年目を迎えている。その総運転時間
3 km

LER
4 GeV

(加速管への高電界印加時間)について5月7日の午前8時50分03秒に20万時間が達成された。先輩方の積み上げて来られた運転成果を引き継いで、20万時間運転の節目を迎えられたことは、我々が大変誇りに思うところ
HER
7 GeVである。コロナ・ウィルスなどのために特に行事は予定されなかったが、ビデオ会議を通してコーヒーで乾PF-ARe– BT杯し、祝うことができた。電子陽電子入射器は1978年に建設を始め、1982年にPFへの2.5GeV電子の入射を開6.5 GeVHigh efficiency
e+ BTe+, e– e+ generator
始した。並行して1981年から陽電子生成用入射器を建設し、1986年にTRISTANへの2.5GeV電子・陽電子の入射を開始した。また、1992年から低速陽電子施設も運用を始めた。 さらに、1998年からはKEKB電子陽電子非対Injector Linac
称エネルギーコライダへの8GeV電子と3.5GeV電子の入射を行い、2バンチ入射や連続入射などのさまざまな加600 m速器技術の開発が行われた。東日本大震災による大きな被災があったが、その後大幅な改造を経て2016年かPF
2x beam
2.5 GeVLow emittancecurrent
らはSuperKEKBへの7GeV電子と4GeV陽電子の入射を続けており、2019年からはPFとPF-AR両放射光施設を含めDamping
RF-gunRing
た4リング同時トップアップ入射運転により、飛躍的な実験効率向上に貢献している。
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KEK 電子陽電子入射器 (PF, TRISTAN)• フォトンファクトリ (PF) の 2.5 GeV 入射器として 1978
年建設開始
• 東大核研電子シンクロトロンを利用した放射光実験の成果を踏まえて放射光専用加速器を中心とする放射光総合研究所の設立の期
待• 既に素粒子物理学分野で世界最高エネルギーの衝突型加速器の実現の機運が高まり、設計は双方を対象とする
TRISTAN32 GeV/c• 2.5 GeV, 400 m, 8 MeV/m, S-band• 2m 準定勾配型2π/3モード進行波加速管
160 本 Linac delivered: –ARfor PF: 2.5 GeV e
8 GeV/c• 永久磁石収束 20 MW クライストロン 40 ユニットfor TRISTAN:• 1982 年放射光施設運用開始

e- BT• 同時にTRISTAN電子陽電子衝突型加速器認可• 陽電子生成装置の建設開始

2.5 GeV e–
2.5 GeV e+e+, e- Linac• TRISTAN 電子陽電子コライダ入射 1986
年 ‒ 1994 年
PF• 世界最高エネルギーを達成するも、トップクォークは発見できず
2.5 GeV/c
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KEK 電子陽電子入射器 (KEKB)• 非対称エネルギー電子陽電子衝突型 B ファクトリ (KEKB)の 8 GeV 電子・3.5 GeV 入射器として 1995 年増強開始• 20 加速ユニットを増設し、SLED エネルギー増倍器を追加し、エネルギーを 2.5 GeV から 8 GeV に増強し、シンクロトロンを用いず、直接入射を可能とする• SLAC という強力な入射器を持つ PEP-II が競争相手• 建設後もさまざまな性能向上の試み
KEKBBelle

HER
8 GeV/c• １パルス内２バンチ加速• ビーム安定化のための多数の試験項目
PF-AR• 連続入射と１分以内のビーム切り換え
6.5 GeV/c• ３蓄積リング (KEKB HER, LER,PF) 同時入射e- BT

Linac delivered:for PF: 2.5 GeV e–
for PF-AR: 3 GeV e–
for KEKB: 8 GeV e–
3.5 GeV e+• 2008 年の小林氏・益川氏のノーベル賞を後押し
e , e Linace BTLER• SuperKEKB 向けの開発
3.5 GeV/c++• C-band 加速ユニットの試験、等々

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PF

2.5 GeV/c-KEKB 入射運転の進展
１日あたりの運転状況
赤: ビーム電流 (電子, 陽電子)
紫: 真空 (電子, 陽電子)
黄: 衝突ルミノシティ
緑: 積分ルミノシティ

Belle/KEK

May.2000

Apr.2003
２バンチ加速Feb.2005
連続入射Dec.2008
クラブ空洞導入と３リング同時入射

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ルミノシティの世界記録を保持

SuperKEKB 向けの改造

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KEKB/SuperKEKB の入射のビーム
Stage

KEKB (final)

Beam
EnergyStoredcurrent
Life time(min.)

e+e–e+e–e+e–e+e–e+e–

3.5 GeV

8.0 GeV

4.0 GeV

7.0 GeV

4.0 GeV

7.0 GeV

4.0 GeV

7.0 GeV

4.0 GeV

7.0 GeV

1.6 A

1.1 A

1.0 A

1.0 A

––

1.8 A

1.3 A

3.6 A

2.6 A

150

200

100

100––––

66

primary e- 10

Bunchcharge(nC)
Norm.
Emittance(γβε)(mrad)
EnergyspreadBunch /Pulse
Repetition
rate
Simultane
ous top-up
injection(PPM)

Phase-I

Phase-II

Phase-III (interim)

primary e- 8

1→1

primary e- 10

10.5

12310

2→ 0.44→4200/40
1400

Phase-III (final)

1000

150/30130

100/40100/1540/20

150(Hor./Ver.)(Hor./Ver.) (Hor./Ver.) (Hor./Ver.) (Hor./Ver.)

0.13%

0.13%

0.50%

0.50%

0.16%

0.10%

0.16%

0.10%

0.16%

0.07%

222222222

250 Hz

25 Hz

25 Hz

3 rings(LER, HER, PF)

No top-up

Partially

50 Hz

50 Hz

4+1 rings (LER, HER, 4+1 rings (LER, HER,DR, PF, PF-AR)
DR, PF, PF-AR)

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２０万時間運転の達成とその可用性
運転開始から 38 年、2020 年 5 月 7 日に 20 万時間の運転時間達成
オンライン会議経由、モーニングコーヒーの乾杯で祝うことができた)

7,000

(

それぞれの計画の開始時期に故障率が上昇し、対策が施されると安定する
1987: TRISTAN,
1999: KEKB,
2018: SuperKEKB,
2019: 4 リング同時トップ
アップ入射開始
故障率は運転可能だが装置が故障している状態、ビーム停止率
は入射もできない状態、をそれ
ぞれ表す

6,000

87
65,00054,0004

3,000

32,00021,0001001982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

PASJ2020 FRPP68, K. Furukawa – 7/7(%)

8,000