Ｌバンド電子線型加速器

KURNS-LINAC(since 1965)

京都大学複合原子力科学研究所
e-mail: linac@rri.kyoto-u.ac.jp
URL: www.rri.kyoto-u.ac.jp/LINAC/

概要
電子線型加速器（KURNS-LINAC、通称ライナック）は、小型ライナックとしては世界的にも珍しい、波長の長い L バンド周波数（1.3 GHz）の大電力マイクロ波で電子を加速する装置です。発生できる電子ビームのエネルギーは 6～46 MeV、パルス幅 2 ns～4s、パルスの繰返し 1～360 Hz となっていて、広い可変範囲を持っていることも特徴の一つです。最高ビームパワーは 10 kW で、小型ライナックとしては国内最高の大電流を誇ります。当初は、時間的に切れ目なく出てくる定常中性子源である研究炉と相補う、間欠的なパルス状中性子源として、昭和 40 年に設置されました。しかし現在では多種多様な量子ビーム源として、電子線、X 線、中性子線による材料照射、中性子飛行時間分析法
や鉛減速スペクトロメータを用いた核データの取得、(,n)(,p)反応による RI の製造やその応用、テラヘルツ帯コヒーレント放射光による物理実験などに広く利用されています。さらに最近では、加速管内マイクロ波電界放出による超微弱ビームの利用（例えば人工衛星搭載予定検出器の性能試験）も新たに始まるなど、「何にでも」使える汎用量子ビーム生成装置としての性格を前面に押し出し、ユーザーフレンドリーな運営に努めています。2018年度の運転・利用実績は、運転日数：204 日、運転（ビーム ON）時間：2,580 時間、延べ利用者数：1,158 人・日、全国共同利用研究：29 課題、京大大学院生実験：1 件となっており、設置後 50 年を経過した現在でも活発に利用されています。

平面配置図
22m
測定室
排気装置
冷却塔
12m 測定室

測定室

盛土盛
土

加速管室
ターゲット室

受
電設 除染室備
ハンドフットモニター

実験室
マイクロ波発生装置室

前室 制御室

搬入室

沿革1973 年（昭和 48 年）

米国 High Voltage Engineering 社製 ARCO L-1512G 型電子線型加速器を購入、設置（当初は加速管 1 本、最高エネルギー23MeV）
所内利用開始「パルス状中性子源による炉物理研究専門委員会」発足（電子線型加速器による中性子利用に関して先導的役割）
全国共同利用開始
遠距離中性子飛行時間分析装置設置
京都大学大学院工学研究科院生実験開始
エネルギー増強
最高エネルギー46MeV（加速管 2 本、高周波源 2 基）
電子銃機種変更（ARCO Model 12）により電流増強

1978 年（昭和 53 年）

RF ドライバー更新

1980 年（昭和 55 年）

入射器電源改修により電流増強

1965 年（昭和 40 年）

1966 年（昭和 41 年）

1968 年（昭和 43 年）

1972 年（昭和 47 年）

1982 年（昭和 57 年）
1983 年（昭和 58 年）

No.2 クライストロン機種変更（米国 Litton 社製 L-1661 から仏国 Thomson CSF
社製 TV2022B へ）
No.2 大電力パルス変調器改造
トリガージェネレータ更新

1990 年（平成 2 年）

No.2 大電力パルス変調器 PFN コンデンサー更新
No.2 大電力パルス変調器改造
No.1 クライストロンの機種変更（米国 Litton 社製 L-1661 から仏国 Thomson
CSF 社製 TV2022B へ）
No.1 大電力パルス変調器全面更新（ニチコン株）
鉛減速スペクトロメータ設置（東京大学より移管）

1991 年（平成 3 年）

テラヘルツコヒーレント放射光実験開始

1992 年（平成 4 年）

マイクロ波標準信号発生器更新（HP8644B）

1998 年（平成 10 年）

主熱交換器 2 台更新

1984 年（昭和 59 年）

1986 年（昭和 61 年）

2003 年（平成 15 年）
2004 年（平成 16 年）
2005 年（平成 17 年）

No.1 大電力パルス変調器直流高圧電源安定化回路と de-Qing 回路の設置（マイクロ波の高精度安定化）
No.2 大電力パルス変調器直流高圧電源安定化回路と de-Qing 回路の設置（マイクロ波の高精度安定化）
入射器システム全面更新（電子銃 EIMAC 社 YU-156）

2007 年（平成 19 年）

Waveguide Magnet 電源を定電流安定化電源に更新（KEK 支援事業）
入射器トリガーを RF に同期（安定な単バンチ発生に成功・KEK 支援事業）
電流計測用 CT と壁電流モニターの設置（KEK 支援事業）

2008 年（平成 20 年）

No.1, No.2 サイラトロンドライバーのソリッドステート化

2006 年（平成 18 年）

2010 年（平成 22 年）
2011 年（平成 23 年）

RF ドライバーの全面更新・ソリッドステート化と IQ 変調（R&K 製）
トリガージェネレータ更新（SRS DG645、制御装置 アイデン製）
No.1, No.2 サイラトロン機種変更（F-241 から L-4888B）
No.1, No.2 クライストロン更新（Thales 社製 TV2022B）

電子ビーム仕様
長パルスモード

短パルスモードエネルギー

6 MeV ～ 46 MeV

ビームパワー

6 kW (公称: 10 kW)

繰り返し

1～120 Hz, single shot1～300 Hz, single shot

パルス幅

0.1～4 s

2～100 ns, single bunch

ピーク電流500 mA (4 s)

5 A (100 ns)

平均電流240 A (4 s)

100 A (100 ns)

構成要素
1st Section

2nd Section

加速管タイプConstant ImpedanceConstant Gradientモード

2/32/3

周波数1300.8 MHz

1300.8 MHz

加速管長

2.5m

1.845mLoading Factor-18 MeV/A-12.2 MeV/A
RF 源

ピークパワー

13 MW

15 MW

平均パワー

20 kW

22 kW

クライストロン

TV2022B (Thales)

TV2022B (Thales)

RF ドライバー

Max. 650W (pulsed), 1300.8±1.0 MHz
パルス変調器

高電圧14.4 kV14.8 kV

サイラトロン

L-4888B (L3 Comm.)L-4888B (L3 Comm.)

Short 2 s

Short 2 sLong 5 sLong 5 s

パルス幅 (フラットトップ)
PFN 段数Long 16, Short 8

PFN インピーダンス

6

パルストランス昇圧比

1 : 146

入射器
Injection Voltage

90 kV DCElectron Gun

YU-156 (EIMAC)

Emission Current

Long 2 A, Short 10 A

KURNS-LINAC の特長
全国共同利用装置
設置当初：原子炉の定常的中性子場と対照的かつ相補的なパルス状強力中性子源
現在：汎用量子ビーム生成装置としての役割

多種類の粒子線源高エネルギー及び低エネルギー電子線
パルス中性子テラヘルツ放射光
制動放射Ｘ線

多彩な研究分野

充実した周辺装置

原子力
核物理
放射線計測

中性子飛行時間分析装置
鉛減速スペクトロメータ

放射線化学
保健物理
光物性
材料科学
大学院教育

テラヘルツ放射光分光装置
電子線低温照射装置

共同利用課題採択件数の推移
採択件数
2012 年度

24

2013 年度

232014 年度

27

2015 年度

24

2016 年度

25

2017 年度

312018 年度

292019 年度

312020 年度

26

2021 年度

25利用状況グラフ