東北大・核理研の加速器の現状
神藤勝啓1、栗原亮、柴崎義信、高橋重伸，田中拓海，七尾晶士，濱広幸，日出富士雄，宮本篤，武藤正勝
東北大学大学院理学研究科附属原子核理学研究施設〒982-0826宮城県仙台市太白区三神峯1-2-1

概要
東北大・核理研はライナックとストレッチャーブースターリングの２つの加速器を有する．これらの加速器について2001年度の状況を報告する．

１．はじめに1997年10月より開始したストレッチャーブースターリング（STB リング）の運転も5年目を迎えた．年間の運転時間約2300時間の殆どが学内外の共同利用に用いられている．ライナックも含めて，核理研ではこれらの加速器の運転，維持，研究を一昨年同様，教官３名，技官５名，大学院生２名で行っている．
ライナックの主な使用目的は，RI 照射実験のビーム源，原始核実験を行うための STB リングへの入射器，コヒーレント放射実験などのパルスビーム実験のためのビーム源としての３つの役割を果たしている．本稿では，2001年度の運転状況，加速器研究について報告する．

図１

東北大・核理研の実験施設レイアウト

ショニングのため，第２実験室でのユーザー利用は行われず，第１実験室での RI 照射実験のみが行われた．
2.1 施設の状況
1999 年度以降，第２実験室でのユーザー実験のた
核理研の実験施設のレイアウトを図１に示す．ラめのビーム供給を再開して，2001 年度も 2000 年度同
イナックの構成や運転パラメータ等については，昨様約 2300 時間の運転を行った．共同利用実験参加者
年のプロシーディングスで報告した通りである［１］． 数も 2000 年度同様学内外合わせて年間 100 名以上で老朽化による屋根からの漏水が酷かったため，あった．前述の通り 2002 年度は GeVγ線実験棟建設工
2001 年 4 月から 5 月初旬にかけて，ライナック棟屋事のため，前期は RI 照射実験のみの運転で，後期よ上の工事を行った．また，2002 年 2 月から 7 月まで，り第２実験室でのユーザー実験のためのビーム供給
計画中であった GeVγ線実験棟の建設が行われており， を再開する予定であるため，2001 年度までに比べて10 月初旬に文部科学省による施設検査の後，STB リ運転時間はかなり減少することが予想される．
ングを用いた加速器の運転及び共同利用の再開の予定である．
第１表 2001 年度のマシンタイム実施状況
その他に月 2 回の定期点検（内 1 回はインターロ（単位：シフト，1シフト＝12時間）ック点検），メンテナンスのために約 2 ヶ月に 1 回の分野
前期
後期
合計
工事期間などにより加速器を停止する期間があるが，原子核
6337100
放射光6814
それらの時期を除いて，昨年も約 2300 時間の加速器加速器・測定器
358の運転が行われた．
放射科学
131023
2.2 共同利用の状況
マシン立上161026
マシンスタディ9918
第１表に 2001 年度のマシンタイムの実施状況を示
合計
11079189
す．1995 年から 1998 年まで STB リングの建設及びコミッ２．運転状況1E-mail: shinto@lns.tohoku.ac.jp

2.3 マシントラブル

図２STB リングの全体図

30β-function [m]

2520

2.0
QF QD
βx

BMQCBMQD QF

1.5βy
ηx

15

1.0

BPM 2BPM 710

η-function [m]2001年度も核理研では，たくさんのマシントラブ
ルが生じた．アナライザーマグネットのリモート制御部の故障（5月），STB リングの RF 冷却系の故障（6月），電子銃グリッドパルサー電源より異臭（7月），
STB リング取り出しセプタム電源のハンチング，STB冷却系の冷却塔より漏水（8月），クライストロンパ
ルサー５号機のイオンポンプ電源の故障，同３号機のサイラトロンの故障，STB リング入射セプタム電源の故障（9月），ライナックプリバンチャーの異常
動作，STB リング RF サーキュレーター部の冷却ポンプの停止（11月），電子銃のガンパルサー内の光−電気変換器の故障，電子銃サイラトロンの故障（12月），ライナック集束コイルの冷却水漏れ，ライナック四極電磁石電源 B2のコントローラーの故障（１月）などにより，加速器の運転を停止しなければならない事態が生じた．
７月に生じた電子銃グリッドパルサー電源からの異臭は後に調査した結果，パルサーの３相整流回路のうち１相分のスライダックのカーボンブラシが焼失してしまったためと考えられている．また，9月に生じた STB リング入射セプタム電源の故障の時には約２週間加速器を停止しなければならなかった．この電源は STB リングの前に設置，利用されていたス
トレッチャーリング SSTR の時に使われていた電源を再利用しており，その老朽化による充電用のツェナーダイオードの破損などが原因であった．
その他，老朽化によるイオンポンプの更新，ライナックのコアモニターの復旧，冷却水のフロースイッチの交換，電源類の交換なども行った．

0.55

３．加速器研究
３．加速器研究2001年度は主に STB リングの光学パラメータの測定が行われた[2］．図２に STB リングの全体図を示す．
核理研の STB リングは4回対称の Chasman-Green 型のラティスで周長は49.75 m である．ライナックからの入射エネルギーは200 MeV であり，ブースターとしては最大1.2 GeV 間で加速できる．一方，このリングはストレッチャーとして用いられることもあり，ライナックからの200 MeV のビームを3次共鳴による遅い取り出しを行うことで，擬似的に連続ビームを生成することが出来る．リング内の RF 空洞の RF 周
波数は，500.1 MHz，ハーモニック数は83である．
図３にこのリングのベータ関数及び分散関数を示
す．実線は計算結果，マーカーは測定結果である．
リング内に設置されている9つのビームポジションモニターを用いて，４極電磁石 QF 及び QD の電流値に対するチューン，RF 周波数の変化に対するビームの位置の変化を測定することにより求めた．リングの平均的なベータ関数及び分散関数はほぼ計算結果

02

図３468
Path length [m]10120.0

ベータ関数及び分散関数と同じであることが分かった．
入射ビームのエネルギーを変化して，周回周波数やチューンの測定を行い，モーメンタムコンパクションファクターやクロマティシティを求めた．入射ビームのエネルギーをスリットで制限することにより，高い精度で測定を行うことが出来る．
図４に入射ビームエネルギーの変化に対するビームの周回周波数の変化を示す．ラティス中の２つの偏向電磁石の間に設置されている四極電磁石の電流値を変えて，直線部の分散の有無の違いによる２種類について測定した．この結果をフィッティングすることによって，モーメンタムコンパクションファクターを求めた．測定結果は0.0366で，設計値の0.0378より僅かにずれていたが，四極電磁石の校正などがその原因と思われる．また，分散があることによる非線形性も確認された．
f rev [MHz]Center frev = 6.02637 [MHz]6.026
Measured
QC:110.34 A
QC:120.34 A

6.024

α=0.0167

Calculated
α=0.0378
α=0.0199

Momentum compaction α= 0.0336 ± 0.00039

6.022

Center energy = 199.464 [MeV]198

図４199200

201 202 203 204
Beam energy [MeV]

入射ビームエネルギーの変化に対する周回周波数の変化

Tune (fractional part)0.35

ξx = -5.85 ± 0.12
ξy = -4.76 ± 0.09
0.30
Horizontal

0.25

0.20
Vertical1.21)である．核理研では，ストリップライン型電極を用いたチューン測定を行っている．４つの電極のうち，対角の２つの電極に外部から任意波形発生器を用いて0.5〜2 MHz の白色ノイズ（信号）がアンプを介した後に，互いを逆位相にしてそれぞれの電極に印加されて，周回ビームに擾乱を与えている．残りの２つの電極より信号をピックアップして，２つの信号の差を取り，スペクトラムアナライザーで，チューンの時間変化を測定している．対角の電極の差信号で測定を行うので，水平・垂直の両方のチューンを同時に観測出来る．
図５の結果より，クロマティシティーは(ξx, ξy) ~(-5.85, -4.76)で，設計値の(-5.79, -4.98)にほぼ一致していることが分かった．

４． まとめ核理研の加速器の状況について，2001年度の施設，共同利用，マシントラブル，加速器研究の状況について報告してきた．
共同利用の状況は年間約2300時間程度，利用者数は学内外合わせて100名を超える程度で，2000年度とほぼ同じ状況である．また2001年度末より核理研では施設として新たに GeVγ線実験棟の建設が始まった．
加速器研究の状況としては， 2000年度に設置したチューン測定システムを用いて STB リングの光学パラメータの測定を行った．
今後の予定としては，施設としては新たに建設された実験棟で，STB リングで1.2 GeV まで加速された電子ビームを利用した原子核実験が始められる．また，加速器研究として，入射ビームが完全にダンプするまで蓄積した後に，３次共鳴と RF ノックアウト法を用いた遅い取り出しの研究，STB リングへの高輝度入射器の設計などを始める．

0.15199

図５200201202
Beam Energy [MeV]

入射エネルギーに対するチューンの変化

図５にビームの入射エネルギーに対するチューンの変化を示す．STB リングの動作点は(νx, νy) ~ (3.32,

参考文献[1] K. Shinto et al., Proceedings of the 26th Linear Accelerator
Meeting in Japan, pp.13-15 (2001).
[2] A. Miyamoto et al., Proceedings of the 13th Symposium onAccelerator Science and Technology, pp.390-392 (2001).