世界で幅広く展開する
超伝導加速器の現状と将来

加古 永治
高エネルギー加速器研究機構
2018, October 10
Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

1

世界で幅広く展開する超伝導加速器 （１）Operation
Eiji Kako (KEK, Japan)

Construction
高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

Future Plan
2

世界で幅広く展開する超伝導加速器 （２） 素粒子実験用衝突型円形加速器 (S-KEKB, BEPC, LHC, CEPC, FCC)
 放射光源用円形加速器 (DIAMOND, CLS, TPS, SLS, PLS, NSLS-II)
 原子核科学実験用電子線形加速器 (CEBAF)
 自由電子レーザー用線形加速器 (FLASH, E-XFEL, LCLS-II, S-XFEL) エネルギー回収型線形加速器 (cERL, bERLinPro, CBETA, PERLE)
 中性子源・核破砕用陽子加速器 (SNS, ESS, CiADS, MIRRHA, J-ADS)
 ニュートリノ実験用大強度陽子加速器 (PIP-II, HIPrDr-KEK)
 核融合材料試験用重陽子加速器 (IFMIF-LIPAc, A-FNS, DONES) 原子核実験用重イオン加速器 (ISAC-II, SPIRAL-2, RILAC, FRIB, RAON) 高エネルギー実験用衝突型線形加速器 (STF, FAST, ILC)
Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

3

本日の発表内容
 はじめに
 超伝導空洞（ＳＲＦ）とその応用
 世界における超伝導加速器＆計画
 ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術
 高性能な超伝導空洞の最近の研究 おわりにEiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

4 はじめに 超伝導空洞（ＳＲＦ）とその応用
 世界における超伝導加速器＆計画
 ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術
 高性能な超伝導空洞の最近の研究 おわりにEiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 105超伝導高周波加速空洞システム (SRF Cavity)
CavityStable BeamOperation

Niobium Material
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Cryomodule

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2018, October, 10

6これまでにKEKで開発された超伝導空洞

TRISTAN
508MHz 5-cell Cavity

KEKB 508MHz Crab Cavity

J-ADS 972MHz
9-cell Cavity(β=0.73)KEKB 508MHz 1-cell Cavity

cERL Injector
1.3GHz 2-cell Cavity
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cERL ML
1.3GHz 9-cell Cavity STF 1.3GHz 9-cell Cavity
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2018, October, 10

7これまでにKEKで開発されたクライオモジュール
KEKB Crab Cryomoudle

KEKB
TRISTAN
508MHz Cryomodule 508MHz Cryomoudle
J-ADS 972MHz Cryomodule

cERL 1.3 GHz
cERL 1.3 GHz
Injector Cryomodule ML Cryomodule
Eiji Kako (KEK, Japan)

STF 1.3GHz Cryomodule

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2018, October, 10

8

加古に関する超伝導空洞開発の履歴
88’

TRISTAN

90’

92’

94’

96’

98’

00’

02’

04’

06’

08’

10’

12’

14’

16’

18’

500 MHz, 5-cell

1-cell R&D
DESY/CEA

1.3 GHzCEATESLA; TeV Energy Superconducting Linear Accelerator

9-cell R&D

DESY

J-ADS /JAERI

972 MHz, 9-cell

STF  ILC

ITRP’04; International Technology Recommendation Panel

1.3 GHz, 9-cell / STF-0.5 / STF-1 / S1-G / Q.B / STF-2

cERL Injector

1.3 GHz, 2-cell / Beam operation

KEK low- β

325 MHz, HWR

IFMIF-HWR

175 MHz, HWR

RIKEN-QWR

73 MHz, QWR

IBS/KU-SSR

QWR, HWR SSR2

IC-SRF SPC
TTC TB chair
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2018, October, 109高加速電界達成のための標準的な表面処理技術
0. Cavity Fabrication2.

Pre-EP + EP-I (5+100 µm)

1.

Inspection of
EP-II
inner surface(5~20 µm)
EP: 電解研磨
HPR: 高圧水洗浄

5.

7.

8.

3.

4.

Anneal (750oC, 3h)Pre-tuning (flatness, f0)
Hot bath rinsing
with ultra-sonic

6.

9.

10.
11.

Vertical Test
HPR

Baking (120oC, 48h)
Assembly (Class 10)(Class 1000) Hanging stand with T-map

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2018, October, 10

12. Cryomodule
Assembly10

超伝導空洞のR&Dを行っている世界の研究施設

STFC DESY
IPN
CERN
CEA
INFN LNLTRIUMF
IHEP
IMP

IBS

KEK

FNAL MSU
Cornell
ANL
JLab

超伝導空洞技術に関する国際協力
TTC : Tesla Technology Collaboration
 液体Ｈｅ冷凍設備  表面処理設備  真空熱処理炉  クリーンルーム  超純水  たて測定
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2018, October, 10

11 はじめに 超伝導空洞（ＳＲＦ）とその応用
 世界における超伝導加速器＆計画
 ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術
 高性能な超伝導空洞の最近の研究 おわりにEiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 1012超伝導体の一般的特性
Type-1, Type-2
Superconductor

DC Resistivity

Meissner effect

Nb: Tc= 9.2K
Normal-conducting
State

Pb

Nb, Nb3Sn

Phase diagram

Superconducting
State

RF Surface Resistance

Flux trapping

RS = RBCS (T ) + Rres
T < Tc/2
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RBCS = A∆ 
exp  −
T
k
⋅
T
 B 

ω2

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2018, October, 10

Rres = 0.3~0.4 [nΩ /mG]13

超伝導加速空洞 （１）Thin film on Nb

Thin film
on Nb

Thin film on Cu

by P. J. Ray

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2018, October, 10Tc

H c (0)

λ

Nb

9.2 K

0.20 T

40 nm

NbN

16.2 K

0.23 T~350 nm

Nb3Sn

18 K

0.54 T~100 nm

MgB2

40 K

0.43 T

140 nm14

超伝導加速空洞 （２）SC RFQ

INFN-LNL

β = 0.5

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2018, October, 10

SRF2013 tutorial
by M. Kelly (ANL)15超伝導加速空洞 （３）β = 0.5

650 MHz(IHEP : CEPC)IFMIF:

β = 0.11

175MHz1.3 GHz
1.3 GHz
3.9 GHz

by D. Longuevergne (IPN-Orsay)
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2018, October, 1016超伝導加速空洞 （４）What is the advantage of superconducting cavities?
 low surface loss  higher Q  higher Ws
 high acceleration gradient higher energy in smaller space
 better efficiency to beam power smaller RF power source
 CW operation at higher fields
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2018, October, 10

17

目的：

超伝導空洞の応用（１）： SRF-Gun Cavity

High current, low emittance andhigh brightness CW electron source

KEK: 1.3 GHz 1.5-cell

DESY: 1.3 GHz 1.5-cell

SLAC: 200 MHz QWR-type
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PKU: 1.3 GHz 3.5-cell DC-SRF

HZB: 1.3 GHz 1.4-cell

BNL: 113 MHz QWR-type
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2018, October, 10

HZDR: 1.3 GHz 3.5-cell18超伝導空洞の応用（２） ： Deflecting SRF Cavity
目的：
ビームの向きを変えて、
 行き先を分離する。
 ルミノシティーを増大する。

TRIUMF: 650 MHz Deflecting cavity

CERN: Crab cavity
for LHC, 400 MHz

3.9 GHz 9-cell Crab cavity for ILC
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2018, October, 1019超伝導空洞の応用（３） ： Harmonic SRF Cavity
目的：Suppression of intra-beam scattering bybunch lengthening in Light Source Reduction of emittance growth Lengthening of Touschek life

1.5 GHz 3rd Harmonic Cavity(500 MHz, Fundamental Cavity for Acceleration)
Swiss LS

ELETTRAANL/APS

BNL/NSLS-II

Shanghai LS:
3rd Harmonic 1.5 GHz cavity
HZB: BESSY VSR, 1.5 GHz & 1.75 GHz
Eiji Kako (KEK, Japan)

ANL/APS:
3rd Harmonic 1.5 GHz cavity

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2018, October, 10

 Pohang LS KEK- 3GeV Ring20

超伝導空洞の応用（４） ： Nb coating on Cu Cavity
目的：
熱伝導率の高い純銅で空洞を製作
ニオブ薄膜でニオブ材のコスト削減

LHC 400 MHz Cavity (CERN)ELETTRA 1.5 GHz
Cavity (CEA)SOLEIL 352.5 MHz Cavity (CEA)HI-ISOLDE QWR 101 MHz Cavity (CERN)
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高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1021

超伝導空洞の応用（５）： Nb3Sn coating on Nb Cavity
目的：
４．２Ｋ動作超伝導加速空洞の開発
臨界温度の高いＮｂ３Ｓｎ薄膜ニオブ空洞

1.3 GHz, 1-cell cavity
at 4.2 K (Cornell)

by S. Posen (FNAL)
SC. Sci. Tecnol. 30 (2017) 033004
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2018, October, 10

by T. Okada (SOKENDAI/KEK)22 はじめに 超伝導空洞（ＳＲＦ）とその応用
 世界における超伝導加速器＆計画
 ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術
 高性能な超伝導空洞の最近の研究 おわりにEiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1023

アジアにおける超伝導加速器＆計画 （１）QST/Rokkasho
 IFMIF HWR
 A-FNS HWR

 HEPSIHEP
PKU BEPC pADS SpokeIMP pADS HWRPAL PLS (RI)IBS/RISP RAON CEPC

QWR, HWR
Spoke1, Spoke2

SINAP Shanghai-LS (RI) S-XFEL/SHINE

NSRRC
 TPS
 CiADS

Eiji Kako (KEK, Japan)

 ILC

RIKEN
 SC-Linac QWR

KEK S-KEKB (MELCO/MHI)
 STF
 cERL SC Proton Driver
HWR, Spoke, Ellip.

JAEA
 J-ADS HWR, Spoke(RI, MHI)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1024

アジアにおける超伝導加速器＆計画 （２）SC-Linac (heavy ions) / RIKENIFMIF-LIPAc (deuterons) / QST-Rokkasho

9 MeV D-beam
125 mA4+4+2 QWR: 73MHz
by N. Sakamoto (RIKEN) in LINAC188 HWR: 175MHz

A-FNS (deuterons) / QST-Rokkasho

RAON (heavy ions)/ IBS-RISP
8+10+12+12 HWR: 175MHz
by A. Kasugai (QST) in 15th Kasokuki-Gakkai

SC Proton Driver (protons) / KEK-Tsukuba

69 SSR1: 138 SSR2:
325 MHz
28 QWR: 76 HWR: by D. Jeon (IBS) in SRF17
81.25MHz 162.5MHz
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Eiji Kako (KEK, Japan)

2018, October, 10

HWR: 325MHz
by T. Koseki (KEK)in SRF1725

アジアにおける超伝導加速器＆計画 （３）ADS Injector-1 (protons) / IHEPHigh Energy Photon Source / HEPS

CEPC

5 x 166.6 MHz QWR
2 x 500 MHz 3rd H Cavity

Circular e-e+ Collider/ CEPCβ = 0.12, 325 MHz, Spoke

ADS Injector-2 (protons) / IMP

160 x 1.3 GHz,
9-cell cavity
336 x 650 MHz, 2-cell cavity

Shanghai X-FEL / SHINE

β = 0.10 & 0.15, 162.5 MHz, HWR
by Y. He (IHEP)in SRF2017

China initiative Accelerator Driven 600 x 1.3 GHz, 9-cell cavity
by D. Wang (SINAP)
System (CiADS) at Huizhou (恵州) 75 Cryomodules
in TTC18/INFN

Eiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 1026

アメリカにおける超伝導加速器＆計画 （１）TRIUMF ISAC-II QWR ARIELCLS
 CLS (RI)

CornellMSU
 CESR (RI)
HWR, Spoke, Ellip.  FRIB  CBETA BNLQWR, HWRANL NSLS-II (RI) ATLAS QWR
 APS
JLAB
FNAL
 PIP-IISLAC
 LCLS-IILANL MaRIE

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2018, October, 10

ORNL
 SNS

 CEBAF J-EIC27

アメリカにおける超伝導加速器＆計画 （２）LCLS-II (XFEL)/ SLAC

280 x 1.3 GHz, 9-cell cavity
35 Cryomodules
High-Q : N-doped cavity

by M. Ross (SLAC) in TTC18/INFN••FRIB (heavy ions) / MSU

by K. Saito (MSU) in TTC18/INFN

Total cavities
340

HWR HWR
148
72

CBETA (ERL) / Cornell

Injector: 6 MeV
5 x 1.3 GHz,
2-cell Cavity
Main LINAC: +36 MeV
6 x 1.3 GHz,
7-cell Cavity
Eiji Kako (KEK, Japan)

QWR
QWR 104
16

by G. Hoffstaetter (Cornell) in ERL17
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2018, October, 1028

アメリカにおける超伝導加速器＆計画 （３）PIP-II (proton) / FNAL by S. Mishra (FNAL) in HB2016 J-EIC (electron-ion Collider) / JLab

by V. Morozov (JLab) in NAPAC16

100 MHz 200 MHz
HWR
QWR
8 x 162.5 MHz
β = 0.11, HWR

16+35 x 325 MHz
by J.W. Lewellen (LANL)
β = 0.22, 0.47 Spokein IPAC1533 x 650 MHz
24 x 650 MHz
β = 0.61, 5-cell cavity β = 0.92, 5-cell cavity
Eiji Kako (KEK, Japan)

SRF LINAC

MaRIE (FEL) / LANL

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2018, October, 10

1178

360 x 1.3 GHz, 9-cell cavity

Total 460, 1.3 GHz, 9-cell cavity
at 31.5 MV/m
29

ヨーロッパにおける超伝導加速器＆計画 （１）
ESS
 ESS

Spoke, Ellip.

DESY
HZB
 E-XFEL  BESSY-II
ASTeC
 FLASH  bERLinpro
 ALICE (RI)
Darmstadt
UK-NSSF
SCK-CEN  S-DALINAC HZDR DIAMOND ELBE
 MYRRHA Mainz
(RI)
HWR
LAL
 MESA
GSI/HIM PERLE SOLEIL IPN-Orsay CH str.
CEA-SaclayGANIL
 SPIRAL-II CERN
INFN-LNL SC-RFQ
QWR
 Hi-ISOLDE  ALPI QWR
 ESRF LHC QWRINFN-ML

 FCC

 ELETTRAISRAELTURKEY TARLA  SARAF
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2018, October, 1030

ヨーロッパにおける超伝導加速器＆計画 （２）E-XFEL/DESY

by J. Branlard (DESY)
in TTC18/INFN

ESS (proton) / LUND by R. Ruber (FREIA) in TTC18/INFN

325.2 MHz 704.4 MHz 704.4 MHz
Spoke x 26 6-cell x 36 5-cell x 84

800 x 1.3 GHz
9-cell cavity
100 Cryomodules

bERLinPro (ERL) /HZB

by J.Kuehn (HZB) in TTC18/RIKENSPIRAL-2 (Heavy ions) / GANIL

12 + 1488 MHz, QWR
β = 0.07, 0.12
Eiji Kako (KEK, Japan)

Booster3 x 1.3 GHz
2-cell Cavity

Mail Linac
3 x 1.3 GHz, 7-cell Cavity

by R. Ferdinand (GANIL) 1.3 GHz, 1.4-cellin IPAC17
SRF-Gun Cavity
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2018, October, 1031

ヨーロッパにおける超伝導加速器＆計画 （３）PERLE (ERL) / LAL-Orsay

MYRRHA (ADS) /SCK-CEN

48 x 352.2 MHz, 34 + 60 x 704.4 MHz,
Spoke Cavity
5-cell Cavity

by C. Zhang (GSI)
in IPAC14

by W. Kaabi (LAL-Orsay)
in LINAC18

4+4,
802 MHz,
5-cell Cavity

FCC (Future Circular Collider) / CERN

by M. Benedikt (CERN)
in IPAC18 800 MHz, 1-cell Cavity
Eiji Kako (KEK, Japan)

800 MHz, 5-cell Cavity

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2018, October, 10

32

ＳＲＦの世界で活躍する世界的企業： Ｒ Ｉ （１）400 cavities for E-XFEL, 140 cavities for LCLS-II
Eiji Kako (KEK, Japan)

RI / HZDR-type 1.3GHz Cryomodule

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2018, October, 10

33

ＳＲＦの世界で活躍する世界的企業： Ｒ Ｉ （２）
RI / Cornell-type 500 MHz Cryomodule

Diamond LS

Canadian LS

Daresbury

Cornell

HZDR

Mainz

TARLA

Taiwan PS

Pohang LS

Shanghai LS
Eiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 1034 はじめに 超伝導空洞（ＳＲＦ）とその応用
 世界における超伝導加速器＆計画
 ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術
 高性能な超伝導空洞の最近の研究 おわりにEiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 10

35

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （１）： 高純度ニオブ材

ILC :230 tonby H. Umezawa (Tokyo Denkai)in Lecture of ASSCA2017

SNS

E-XFELFRIB

E-XFELFRIB

TRISTANLCLS-IISNS

Eiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 10

36

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （２）： 電解研磨装置
Electro-polishing Device

1993’

1998’

by K. Saito (4th SRF-WS in 1989’)
FNAL/ANL
E. ZANON
RI

DESY
STF/KEK
Eiji Kako (KEK, Japan)

JLab
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2018, October, 10

37

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （３）： 入力カップラー

低温部のＲＦ窓と銅メッキ技術が重要で低温での熱侵入の低減化が課題。

SNS, 805 MHz
Eiji Kako (KEK, Japan)

CEA, 704 MHz

IBS-QWR, 81.25 MHz

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2018, October, 10

MSU-HWR, 322 MHz HZB, 1.3GHz
38

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （４）： ＲＦコネクター

超流動ヘリウム中で使用可能なRFコネクター
x 800
Pick-up (DESY)

Sapphire feedthroughfor cERL injector (KEK)
Eiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 10

x 1600
HOM feed-throughfor E-XFEL (DESY)
39

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （５）： ＨＯＭダンパー

by T. Ota (Toshiba)in 15th Kasokuki-Gakkai

液体窒素による伝導冷却で使用可能なＲＦ吸収体

Eiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 10

40

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （６）： 異材接合
80K N2 shield line
5K Heshield line
SUS / AlSUS / AlSTF-2 Cryomodule (KEK)

E-XFEL Cryomodule (DESY)
Al / SUS( Al / SUS, Ti /SUS)
極低温配管で使用可能な機械強度をもつ爆着による異材接合

SUS / AlSUS / Alby S. Kai (Asahi KASEI)
Eiji Kako (KEK, Japan)

Ti /SUS40K He shield line
5K He shield line

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2018, October, 10

41

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （７）：サーマルアンカー
低温工学 ４６巻７号 (2011)

極低温で高熱伝導率をもつ
高純度アルミ材 (RRR= 1000~10000)
Eiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 10

42

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （８）：クライオモジュール
MHI/ KEKB-type 500 MHz Cryomodule
MHI/ KEKB-type
500 MHz Cryomodule
3 installation and 1 spare
TPS / NSRRC(Taiwan Photon Source)

RI/ Cornell-type
500 MHz Cryomodule
2 installation

by K. Sennyu (MHI-MS)
in Lecture of ASSCA2017
Eiji Kako (KEK, Japan)

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2018, October, 10

43

ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術 （９）：最新クリーン技術
 性能低下の原因となる電界放出電子の抑制→クリーン環境の強化
Slow Venting/Pumping System

Vacuum Particle Sensor

Local Clean-Booth

0.1um Particle Counter

Open Clean Bench (KOACH)

Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1044 はじめに 超伝導空洞（ＳＲＦ）とその応用
 世界における超伝導加速器＆計画
 ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術
 高性能な超伝導空洞の最近の研究 おわりにEiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1045高性能な超伝導高周波空洞の研究(Q0 = ωWS /P0 = G/Rs)

Qo

高Q値（低熱損失）

1011

FEL/ERL(light source)

1010

low β

CW operation

高効率で、かつ信頼性の高い加速器

高加速電界

ILC/TESLA(high energy physics)(heavy ion) Cryogenic Efficiency
1 W at 2 K  4.5 W at 4.2 K, (1 : 4.5)
(proton)109
Eiji Kako (KEK, Japan)

3 W at 4.2 K  AC 1 kW,(0.3%)
AC 1.0 MW  3 kW@4.2K, 700 W@2K

10

20
高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

30

Pulsed operation(low duty factor < 1%)

Eacc [MV/m]
46

（１） 窒素熱処理 (Nitrogen Doping)
LCLS-II用High-Q
空洞処理として実機にて行われいる処理法。
(FNAL, JLab,Cornell, KEK でも再現性を確認。）

by A. Grassellino(FNAL)

Nitrogen doping
800oC x 3h, N2: 3 Pa x 2 min, 800oC x 6 min, EP 5µm, HPR
5 µm 表面研磨後の50 nm の RF surface

by K. Umemori
(KEK)

が重要

Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1047

（２） 窒素熱処理 (Nitrogen Infusion)
ILC用High-Q/High-G
空洞処理として有望であるが、再現性の確認試験を継続中。

by A. Grassellino(FNAL)

Nitrogen infusion

800oC x 3h, N2: 3 Pa at 120oC x 48h, no EP, HPR
表面研磨なしでの50 nm の RF surface

by K. Umemori(KEK)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

48

が重要

Eiji Kako (KEK, Japan)

（３） 窒素のいらない熱処理 (75oC Baking)
TTC @ RIKEN,
2018, June 26
by A. Grassellino(FNAL)

KEKで再現性の確認試験を行っているが、今のところ成功例はなし。

Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1049

（４） 窒素熱処理 による空洞性能向上の評価

CT

TTC @ RIKEN,
2018, June 26
by D. Gonnella(SLAC)

VT

Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1050 はじめに 超伝導空洞（ＳＲＦ）とその応用
 世界における超伝導加速器＆計画
 ＳＲＦの世界で活躍する日本の技術
 高性能な超伝導空洞の最近の研究 おわりにEiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

51

ILC : International Linear Collider (1) Energy : 500 GeV  250 GeV
 Length : 30 km  20 km
by S. Michizono (KEK)

Main components for STF cavity systemdeveloped at KEK ~ 9000 x 1.3GHz, 9-cell cavities for 250 GeV
 ~ 850 Cryomodules

Beam operation of SRF-2 Accelerator(2+12, 9-cell cavity) will be started in March, 2019.
Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

52

ILC : International Linear Collider (2)by S. Michizono (KEK)2018’ July 04

2018’ Aug. – Oct.

by M. Yamauchi (KEK)ＩＬＣに関する有識者会議 ： 日本学術会議 ：ＩＬＣ計画の見直しを受けた 国際リニアコライダー計画
見直し案に関する検討委員会
議論のまとめを公表
Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1053

世界における大型超伝導加速器＆計画のまとめ
1.3 GHz, 9-cell cavities (TESLA-type cavity)
Accelerator Lab. / Country

PurposeEnergyNumber of Cavity

StatusE-XFELDESY / EU

X-FEL

17.5 GeV

800

Operation

LCLS-IISLAC / USA

X-FEL

4 GeV / CW

280

Construction

SHINE

SINAP / China

X-FEL

8 GeV / CW

600

Construction

MaRIE

LANL / USA

X-FEL

12 GeV

460

Plan

ILC

International

e-e+ Collider

250 GeV x2

9000

Plan

Low-β cavities (QWR, HWR, Spoke, Elliptical)
Accelerator

Lab. / Country

Particle

Number of Cavity

StatusSpiral-2

GANIL /France

Heavy ions

12+14 QWR

Operation

FRIB

MSU / USA

Heavy ions

16+104 QWR, 72+148 HWRConstruction

RAON

IBS / Korea

Heavy ions

28 QWR, 76 HWR, 69+138 Spoke

Construction

ESS

Lund / EU

Proton26 Spoke, 36+84 Elliptical

Construction

CiADS

Huizhou/China

Proton12+5 HWR, 56 Spoke, 32+85 Ellip.

Plan

PIP-IIFNAL / USA

Proton8 HWR, 16+35 Spoke, 33+24 Ellip.
高エネルギー加速器科学奨励会

Plan

Eiji Kako (KEK, Japan)

2018, October, 1054

ま と め 超伝導空洞は加速・減速装置としての役割の他に、
SRF-Gun, Deflecting, 3rd Harmonics など広範囲への応用を目的として、開発が進行中である。
 超伝導空洞を数百台規模で量産する超伝導加速器として (E-XFEL, LCLS-II, SHINE, FRIB, RAON, ESS) の建設
が世界各地で現在進行中であり、さらに将来の大型超伝導加速器として(CEPC, FCC, ILC)が計画されている。
 超伝導空洞システムに関連する日本の技術は、世界の超伝導加速器において多大なる貢献をしている。
 超伝導空洞の性能向上のために、高加速電界 (High-G)
・高Ｑ値 (High-Q) の研究開発が活発に行われている。
Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 10

55

参考文献
[1] Hasan Padamsee, “50 years of success for SRF accelerators- a review”, Supercond. Sci. Technol. 30 (2017) 053003.
[2] Anne-Marie Valente-Feliciano, “Superconducting RF materials
other than bulk niobium: a review”,
Supercond. Sci. Technol. 29 (2016) 113002.
[3] E. Kako, “Technologies for Superconducting RF Cavities, (1) & (2)”,KASOKUKI (Journal of the Particle Accelerator Society of Japan),(1) Vol.13, No.1 (2016) p2-11, (2) Vol.13, No.2 (2016) p70-79.
(in Japanese)[4] E. Kako, “Development of Superconducting Cavities for ILC”,
TEION KOGAKU (Journal of the Cryogenic Society of Japan),
01/2013; 48(8): (2013) p415-425. (in Japanese)
Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1056

謝梅澤 裕明 氏鈴木 隆房 氏辞
入倉 正男 氏佐々木 尚美 氏

甲斐 章一郎 氏
太田 智子 氏吉住 浩之 氏

白石 瑞樹 氏仙入 克也 氏飯村 和広 氏

ご清聴どうもありがとうございました。
Eiji Kako (KEK, Japan)

高エネルギー加速器科学奨励会
2018, October, 1057