Proceedings of the 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
October 18 - 21, 2022, Online (Kyushu University)

PASJ2022 TWP011

九州大学加速器・ビーム応用科学センターの現状報告 2022
STATUS REPORT OF CENTER FOR ACCELERATOR AND BEAM APPLIED SCIENCEOF KYUSHU UNIVERSITY IN 2022
米村祐次郎#, A), 有馬秀彦 A), 池田伸夫 A), 渡辺賢一 A), 魚住裕介 A), 執行信寛 A)，森田浩介 B)，若狭智嗣 B), 寺西高 B)，坂口聡志 B)，市川雄一 B), 郷慎太郎 B), 西畑洸希 B), 岩村龍典 B)，
中山久義 C)，高木昭 C)，森義治 D)
Yujiro Yonemura#, A), Hidehiko ArimaA), Nobuo IkedaA), Kenichi Watanabe A), Yusuke UozumiA), Nobuhiro ShigyoA),
Kosuke MoritaB), Tomotsugu WakasaB), Takashi TeranishiB), Satoshi SakaguchiB), Yuichi Ichikawa B), Shintaro Go B),
Hiroki Nishibata B), Tatsunori IwamuraB), Hisayoshi NakayamaC), Akira TakagiC), Yoshiharu MoriD)A)
Faculty of Engineering, Kyushu University
B)
Faculty of Science, Kyushu UniversityC)
KEKD)
Kyoto University

Abstract
The accelerator facility, which consists of the 8-MV tandem accelerator and the 150-MeV FFA accelerator, has been
constructed in Center for Accelerator and Beam Applied Science of Kyushu University. In this paper, the present statusof the tandem accelerator and the FFA accelerator are reported.

1.

はじめに

九州大学加速器・ビーム応用科学センターでは、FFA加速器と 8 MV タンデム静電型加速器を利用した加速器施設の整備が進められている。FFA 加速器棟では、FFA加速器の性能向上を目的とした加速器要素技術の研究とビーム利用へ向けた機器整備が行われている。タンデム加速器棟・実験棟では、タンデム加速器のビーム強度増強のための機器調整と本格的なビーム利用へ向けた実験室の整備が進められている。本発表では、FFA 加速器とタンデム加速器の現在の整備状況について報告する。

2.

た [2]。
第 3 期整備計画として FFA 加速器のビームを核科学実験室に輸送し、ビーム照射実験や中性子場を発生させるための実験室の整備が計画されており、整備予算の申請が行われている。

加速器施設と整備計画の概要

九州大学ではビームを利用した教育および原子核科学、医療応用、基礎科学などにおけるビーム応用研究を推進するために、伊都キャンパスへの移転を機に、加速器・ビーム応用科学センターを発足させた。旧キャンパスの加速器や実験装置は老朽化が進み、移設が困難な状況であったため、新キャンパスにおいて新しい加速器施設の整備が進められることになった[1]。
加速器施設の建設は 2 期に分けて進められた。加速器施設の概略図を Fig. 1 示す。第 1 期の整備計画ではFFA 加速器を主加速器とした工学系の加速器施設の整備が行われ、2008 年 7 月に建屋が完成した。第 2 期の整備計画ではタンデム加速器を主加速器とした理学系の加速器施設・実験棟の建設が行われ、2014 年 3 月に建屋が完成した。同年 9 月に建屋の放射線安全に関する施設検査に合格した後、タンデム加速器のビームをFFA 加速器と各実験室に供給するビームラインの整備を行い、2015 年 6 月に施設検査を再度受検し、合格し___________________________________________# ynmr@nucl.kyushu-u.ac.jp

Figure 1: Schematic view of Center for Accelerator andBeam Applied Science in 2022.

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3.

タンデム加速器の構成機器の設置準備は完了しており、ビームダクト・冷却水配管・電気ケーブル等の経路の選定や遮蔽壁のせん孔工事、放射線遮蔽設計等の技術的検討が進められている。
核科学実験室ではビーム利用へ向けた機器整備の一環として、中性子や不安定核等の二次粒子を生成するための FFA-ERIT 方式蓄積リング[3]の整備が計画されている。蓄積リングには京都大学複合原子力科学研究所で開発され、2021 年度に廃止・解体された FFAERIT 中性子源[4]の構成機器を移設、再利用する予定である。蓄積リングの入射器としては FFA 加速器とタンデム加速器が用いられる。2021 年度末までに FFA-ERIT中性子源の電磁石、高周波加速システム、真空槽等が九州大学へ移設された。現在、タンデム加速器と FFA 加速器から取り出されたビームを蓄積リングへ入射するためのビーム輸送ラインと蓄積リングの整備のための予算申請が行われている。
FFA 加速器の性能向上を目的として、ビーム光学を改善するための研究が行われており、主リングの電磁石の改造に関する技術検討が進められている[5]。また、FFA 加速器における重イオンビームの入射・加速方式に関する基礎研究を目的として、タンデム加速器から FFA加速器へ重イオンビームを入射するための準備が進められている。

タンデム加速器は 2014 年 9 月に施設検査に合格し、10 月からはタンデム加速器室において 14 MeV 1 nA のビームが使用可能になった。その後、実験室へのビームライン拡張と新たなビーム核種（重陽子・重イオン）を増やすための承認を 2015 年 2 月に受け、6 月に施設検査に合格した。同年 7 月から研究・教育での利用が開始された。
既存のビームラインは低エネルギーイオン室に AMSコースと汎用コース、核科学実験室に大型散乱槽コースがあり、RI ビーム実験のための検出器開発、学生実験、重イオン反応の融合障壁の測定、逆運動学散乱測定系のテストなどの実験が行われている。また、2017 年の超重元素研究センターの発足に伴い、核科学実験室にビームラインが１本増設された。このビームラインは主に超重元素実験用検出器を開発する場として活用される予定である。
2021 年度のマシンタイム合計日数は２１日であった。
Si 半導体検出器波形解析に 3 日、TiH 標的テストに１日、Si 半導体検出器粒子識別テストに 5 日、理学部物理学科学生実験に 6 日、逆運動学 α 非弾性散乱測定に 5 日、MCP-TOF 検出器テストに 1 日のマシンタイムを実施した。
2021 年 4 月から 6 月の間に約 1 年半ぶりに加速器タンクを開けメンテナンスを行ったが、大きな故障等はなかった。
5. まとめ今後、最高ターミナル電圧を 7 MV から 8 MV へ昇
九州大学加速器・ビーム応用科学センターでは、FFA圧し、最高ビーム強度 1 pnA から 1 pμA へ増強するこ加速器のビーム実験と並行して、8MV タンデム静電型とに加えて、最大使用時間を現在の 45 時間/週から 168加速器の整備が進められている。タンデム加速器の本格時間/週へ変更する変更申請が予定されている。
的なビーム利用へ向けてターミナル電圧を 8 MV へ昇圧し、最大ビーム強度を 1 pμA へ増強するための変更申4. FFA 加速器
請を行う予定である。また、FFA 加速器のビームを核科工学系の加速器施設は入射器サイクロトロンと FFA 加学実験室へ輸送するためのビームライン整備とビーム利速器によって構成されている。現在、FFA 加速器のビー用へ向けた機器整備が進められている。
ム利用へ向けたビーム調整と並行して、加速器の性能向上を目的とした加速器要素技術の研究開発が進めら 参考文献
れている。
FFA 加速器のビームコミッショニングは 2011 年 12 月 [1] Y. Yonemura et al., Proc. of the 13th PASJ, Chiba, Japan,
August 8-10, 2016, pp.1361-1363.
から開始され、2013 年 7 月にビームの加速に成功した。 [2] T. Teranishi et al., Proc. of the 10th PASJ, Nagoya, Japan,
タンデム加速器から FFA 加速器へ重イオンビームを入August 3-5, 2013, pp.310-312.
射するためのビーム入射ラインは 2015 年 3 月に整備さ [3] Y. Mori, “Development of FFAG accelerators and theirapplications for intense secondary particle”, Nuclear
れ、重イオンビーム入射のための準備が整った。2018 年
Instruments and Methods in Physics Research Section A,
度末までにビーム取り出し機器の制御・タイミング系の改Volume 562, Issue 2, 23 June 2006, pp. 591-595.
修作業と運転調整は完了し、2019 年度からビーム利用 [4] K. Okabe et al., “DEVELOPMENT OF FFAGERITへ向けた機器調整とビーム実験が開始された。2020 年
SYSTEM FOR BNCT”, Proc. Cyclotrons and TheirApplications 2007, Eighteenth International Conference
度以降は、新型コロナウイルスの影響による運転停止期(2007). pp. 210-212.
間を利用して、ビーム利用へ向けた機器整備や FFA 加[5] Y. Waga et al., Proc. of the 15th PASJ, Nagaoka, Japan,速器棟の建屋の補修工事が行われている。
August 7-10, 2018, pp. 987-991.
第 3 期計画として FFA 加速器のビームを核科学実験室に輸送し、ビーム照射実験や中性子場を発生させるための実験室の整備が計画されており、未だ整備予算が承認されない状態ではあるが、加速器センターの運営経費を用いて、部分的にビーム輸送ラインの整備が開始されることになった。現在、加速器室と核科学実験室を隔てる遮蔽壁や加速器室内のビームダンプの構造変更を行うための変更申請の準備が進められている。ビーム輸送ラインを構成する電磁石やロータリーシャッター等- 1108 -