ビームダンプ

高エネルギー加速器研究機構
加速器研究施設 森川 祐
(yu.morikawa@kek.jp)

高エネルギー加速器セミナー OHO’21(2021.9.7)

KEK加速器の技師です。
流れ弾に当たり講師になりました。
仕事：ILC dump, STF dump, cERL 標的,
教育加速器 dump, その他手伝い多数

2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

1Contents
1. ビームダンプの設計指針
・ビームダンプとは？？
・熱負荷 - 電磁シャワーの特性・耐熱設計について

2．ILCメインビームダンプの設計
・ILCのビームダンプ
・メインビームダンプの耐熱設計
・メインビームダンプの付帯施設

3. ILCの多角的利用＠ビームダンプエリア
・メインビームダンプでの新粒子探査・アンジュレーター光子による医療用RI製造

2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

2

ビームダンプの設計指針
・ビームダンプとは・熱負荷 – 電磁シャワーの特性・耐熱設計について

2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

3

ビームダンプとはビームの終点 - ビームを吸収し止める装置
電磁シャワー粒子のFLUXILC Main Beam Dump
500GeV - Electron Beam
Absorber - Water

ILC-Beam

11m【いつ使うか？】・加速器の異常検知時にビームを止める・実験系で消費しきれないビームを止める
・リング型加速器での電流量調整時、などなど・・・
ILC衝突実験*

どんな加速器でも１基は必要

ILCでは衝突後ビームをビームダンプで止める*イラストは東京大学素粒子物理国際研究センターより(https://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/research/ilc.html)

2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

4世界の大強度ビームダンプ
・ビームダンプで概ね熱に変わる
温度上昇 & 熱応力に耐える設計

ビーム強度 (W)エネルギー (eV) × 電荷 (A)・高エネルギー光子・中性子の生成
放射線対応 (遮蔽体, 残留放射線・・・)・材料の放射線損傷
世界の大強度ビームダンプ
Laboratory
ILC

NameParticle*建設中の物を含む
Max Beam Power

MW級ビームダンプが登場し始めている！！

SLAC-+

1st stage:2.6MW

1st stage:125GeV×21μA

Upgrade:14MW

Upgrade:500GeV×28μA

Main Beam Dumpe &eWater Dump (at End-Station)

e &e

2.2MW

ex. 20GeV×110μA--+

Jefferson Lab

Beam Dump (Hall A & B)

e1MW

ex. 5GeV ×200μA

E-XFEL

Main Beam Dump

e-300kWex. 25GeV×12μA

KEK

SKEKB Beam Dump

e- & e+

182kJ

7GeV×26μC

CERN

HL-LHC Beam Dump

Proton680MJ

7TeV×97μC

J-PARC

Neutron Target

Proton1MW

3GeV×333μA

J-PARC

Neutrino-facility Beam Dump

Proton750kW

30GeV×25μA

ESS

Neutron Target

Proton5MW

2GeV×2.5mA

IFMIF LIPAc

Beam Dump (at Linac End)

Deuteron

1.125MW

9MeV×125mA

FRIB

Beam Dump

Heavy Ion

325kW

ex. 47.6GeV×6.83μA @U238 - 0.2GeV/u*Max Beam Powerは設計時に想定した値である。必ずしも運転実績があるわけではない。 *リファレンスはテキストに記載
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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

5ビームダンプの開発【需要の発生 – ビーム輸送系】(a)ビーム仕様の決定

光学系の調整(ビームサイズ調整, 走査)【素案作成】

Dump設計の調整(b)ビームダンプ設計案の策定【耐熱設計の妥当性確認】(1)吸収体での発熱分布(2)温度分布の評価(3)応力負荷の評価(4)模型試験等による性能実証【放射線対応】(1)遮蔽体の構成案(2)運転中の放射線量評価(3)残留放射能・放射線の評価(4)メンテナンス対応方法

・設計段階では各種シミュレーションコードを駆使して妥当性を確認する。
ビーム輸送 (SAD), 放射線や発熱分布 (PHITS, FLUKA, MARS), 温度・応力 (ANSYS, …)2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

6熱負荷の話2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

7発熱分布 - 電磁シャワーの特性
電磁シャワー粒子のFLUXILC Main Beam Dump
500GeV - Electron Beam
Absorber - Water

ILC-Beam11m

増殖の様子@電磁シャワー

電磁シャワー ： 下記プロセスを通して粒子が増殖(a)制動放射による光子生成 : e- ⇒ e- & γ(b)対生成による電子・陽電子生成 : γ ⇒ e- & e+

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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

8電子・陽電子のエネルギー損失
制動放射と電離によりエネルギーを損失
鉛の質量阻止能
鉛中における放射長毎のエネルギー損失割合【制動放射】
・数10MeV以上で支配的・放射長Xoを指標として、エネルギー損失を評価できる。
𝑑𝐸𝐸=−𝑑𝑥𝑋𝑜

Ec
制動放射

𝑋𝑜 ~

716.4 𝐴

1287 𝜌
𝑍 𝑍 + 1 ln𝑍【原子内電子の電離・励起】
・数MeV以下で支配的・数MeVで最低値を取り、数MeV以上でのエネルギー依存性は弱い。
・質量電離阻止能の最小値−𝑑𝐸~2.35 − 0.28 ln 𝑍
𝑑𝑥 𝑚𝑖𝑛【臨界エネルギー : Ec】
・制動放射と電離の損失量が釣り合う
Energy (MeV)
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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑 𝑎𝑛𝑑 𝐿𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑 ∶ 𝐸𝑐 ~610
𝑍 + 1.249電子・陽電子の増殖
電磁シャワー粒子のFLUXILC Main Beam Dump
500GeV - Electron Beam
Absorber - Water

ILC-Beam

11m

電子・陽電子の増殖度
VacuumILC Main Beam Dump
500GeV - Electron Beam
Absorber - Water

最大増殖度~820Water
最大増殖深度~290cm

最大増殖深度 : 𝑡𝑚𝑎𝑥 ~ ln 𝑦 − 1

最大増殖度 : 𝑀 𝑡𝑚𝑎𝑥 ~0.31𝑦
ln 𝑦 − 0.37
規格化指標 :

2021/9/7

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𝑡=𝑥,
𝑋𝑜
10𝑦=

𝐸
𝐸𝑐

電磁シャワーの発熱分布
電磁シャワー粒子のFLUXILC Main Beam Dump
500GeV - Electron Beam
Absorber - Water

ILC-Beam11m

電磁シャワーの発熱分布
VacuumILC Main Beam Dump
500GeV - Electron Beam
Absorber – Water
Beam Power – 14MW

最大発熱量：~41kW/cm

Water
最大発熱深度~290cm

・電磁シャワーの発熱分布は電子・陽電子FLUX分布とほぼ一致する。
・ILCの様な高エネルギービームは電磁シャワーが発展して高い発熱量となる。
2021/9/7

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11ビームダンプに適した材料
14MWビーム(500GeV×28μA)入射時の電磁シャワー特性
WaterCarbon
原子番号Z
原子番号A
比重(g/cm3)
放射長(cm)臨界エネルギー(MeV)
最大増殖深度(cm)最大増殖度
最小電離阻止能(MeV/cm)
最大発熱量(kW/cm)
ビームダンプ長指標：L99%(cm)
ビームダンプ半径指標：5×RM(cm)8(酸素として)16(酸素として)13466276802
1.8

Aluminum6
121.82484185638
3.313272.7943761206
4.44060149

7015546230199

材料の原子番号、比重が小さいほど発熱密度は下がる
22⇒冷却しやすく、熱応力も緩和される。

2021/9/7

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12温度応答の話

2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

13

温度応答
STF Beam Dump2
Temperature Distribution

Time variation of Temperature

温度上昇を材料許容範囲に留める
結晶転位温度、軟化温度等
STF Beam Dump
37.8kW (900MeV ×42μA)
Absorber – Aluminum Alloy・dTinst : ビーム入射した瞬間の温度上昇
Pulse入射時間は短く、熱拡散が効かないことが多い。
・dTsteady :ビーム熱負荷を(CW的に)時間平均した際の温度上昇。

𝑑𝑇 ≤ 𝑑𝑇𝑠𝑡𝑎𝑒𝑑𝑦 + 𝑑𝑇𝑖𝑛𝑠𝑡
2021/9/7

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14温度上昇の評価
Energy Transfer Equation for Solid and Fluid𝜕𝜕𝜌𝐸 +𝑢 𝜌𝐸 + 𝑝𝜕𝑡
𝜕𝑥𝑖 𝑖偏差応力テンソル

熱伝導率

圧力

流速

比重=

𝜕𝜕𝑇
𝑘𝑒𝑓𝑓
+ 𝑢𝑖 𝜏𝑖𝑗+𝑆𝑒𝑓𝑓
𝜕𝑥𝑗
𝜕𝑥𝑗

移流

熱拡散

粘性加熱 ビーム発熱密度

ほぼ解析的に解けないので、大抵の場合は有限要素解析によって評価する【(ある程度強引に)近似的に解く】
固体限定かつ円筒対称近似等を導入

モンテカルロ計算(発熱分布)& 有限要素解析(温度・応力)

dTsteady for solid part

Thermal Analysis by ANSYS

𝜕𝑑𝑇𝑠𝑡𝑒𝑎𝑑𝑦k 𝜕1𝑟= 𝑄𝑎𝑣𝑒𝑟 𝜕𝑟𝜕𝑟
2𝜋𝜎 2𝑟2− 2𝑒 2𝜎

時間平均した発熱分布

𝑅2
基準値
𝑄𝑎𝑣𝑒
2 (ダンプ外周半径など)
2𝜎𝑑𝑇𝑠𝑡𝑒𝑎𝑑𝑦 =𝑙𝑛𝑟2
4𝜋𝑘1+ 22𝜎1+

2021/9/7

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15熱応力の話

2021/9/7

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16応力評価
微小要素における力の釣り合い
主応力系

せん断応力が生じる系

σxτx’y’
注目要素を45°回転

L+dL Lσyτy’x’σx'σy'σy'σx'σyσx𝐸 𝜀𝑖 − 𝛼 ∙ 𝑑𝑇 = 𝜎𝑖 − 𝜐 𝜎𝑗 + 𝜎𝑘σ：(垂直)応力 , τ : せん断応力
E : ヤング率 , ε：ひずみ = dL/L , dT : 昇温
α：線形熱膨張率 ，ν：ポアソン比

τy’x’

τx’y’(σx >> σyとして表記)

・熱膨張や外部負荷により[ひずみ]が生じる。[ひずみ]により応力が生じる。
・金属材料の破壊様式は[延性(せん断)破壊]が主要であり、相当応力(von Mises Stress)により許容負荷を検討する。
𝜎𝑣𝑀 =2021/9/7

1𝜎 − 𝜎2 2 + 𝜎2 − 𝜎3 2 + 𝜎3 − 𝜎1 22 1

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σi : 主応力系の応力成分

17熱応力の評価/耐熱応力
円筒形状/円筒対称な温度分布における熱応力
円筒座標系での応力表記
𝐸𝛼𝜎𝑟 =
𝐾 𝑏 −𝐾1−𝜐𝐸𝛼𝜎𝜃 =
𝐾 𝑏 +𝐾−𝑇1−𝜐
𝐸𝛼𝜎𝑧 =
2𝐾 𝑏 − 𝑇1−𝜐計算モデルの温度分布

耐熱応力の指標[同じ温度分布]の下では式(a)が大きいほど熱応力に強い。
𝜎𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑙 1 − 𝜈𝐸∙𝛼𝑎1 𝑟
𝐾 = 2 න 𝑇𝑟 𝑑𝑟𝑟 0
耐熱応力関係の材料特性
BerylliumGraphite

Al alloy

Ti alloy

Be-Cu

IG430

A6061-T6

Ti-6Al-4VC10Tungsten

ヤング率(GPa)

303

10.8

68.9

114115400

熱膨張率(e-6/K)

11.5

4.8

23.68.6

17.84.4

ポアソン比

0.180.140.330.330.330.28

引張強度(MPa)

37037.2

3101170660980

耐熱応力 - 式(a)

87617

128

800

216400熱伝導率(W/mK)

216

140

167

6.7

218163.3

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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

18

許容応力
(例)Ti-6Al-4Vの強度引張試験(新品)*1[S-N curve]金属疲労の効果*2
Stress Ratio = -1, Room Temp

引張強度

破断ILC年間pulse数0.2%耐力・応力変動により金属の引張強度は低下していく – 金属疲労
・金属疲労は応力比(最大応力と最小応力の比)や温度条件も影響する。
*1 M. Ackermann, et al, “Selective Laser Melting Technology and Individual Ti-6Al-4V Implants”, MM Science Journal 2019(2), 2867-2871, June 2019.
*2 M. Janefek, et al, “The Very High Cycle Fatigue Behavior of Ti-6Al-4V”, Acta Physica Polonica Series A 128, 497-503, October 2015.
2021/9/7

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19

ILCメインビームダンプの設計
・ILCのビームダンプ
・メインビームダンプの設備概要
・メインビームダンプの耐熱設計

2021/9/7

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20

ILCのビームダンプ: Electron Beam Dump
: Positron Beam Dump

ILC全体で15基のビームダンプ
種類

粒子仕様

吸収体

電子・陽電子60 kW, 9ヶ所

アルミ合金

低強度ビームによる加速器調整。
比較的短時間または短期での利用。

電子・陽電子400 kW, 2ヶ所

黒鉛

メインライナックのビーム調整。
異常時のビームアボートにも利用する。

陽電子生成
光子用光子300 kW, 1ヶ所

黒鉛 or 水Undulator陽電子源の場合に必要。
光子は曲げられないので特殊。

Undulator陽電子源
での10Hz運転用

電子

8 MW, 1ヶ所

水

Undulator陽電子源の場合に必要。
主ビームダンプと同じレベル。

主ビーム用

電子・陽電子

17 MW, 2ヶ所
含20％マージン

水

連続照射として世界最高の大強度ビーム
年間5000時間程度の連続運転を想定

ビーム調整用

2021/9/7

備考

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21[Extraction Line] IP to Main Beam Dump
Extraction LineDy(m)OpticsSchematic view of diagnostics

IPからメインビームダンプまで300m離れている。
・Energy chicane for energy spectrum measurement. (55m away from IP)
・Compton IP for polarization measurement. (150m away from IP)
・19 sweep magnets for heat density reduction at dump. (~200m away from IP)

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22

Beam Collision
Schematic view of beam collision

Difference in beam size at Beam Dump

1. Beam shape and orbit are disrupted by Beam EM field.
2. Photons are generated by the orbit disruption.

ビーム電磁場によりビーム形状、軌道は歪められる。
ビームサイズが拡大されることでメインビームダンプの発熱密度は低下する。
(上の計算例では5倍程度ビームサイズが拡大している。)
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23

Beam Power of ILC
Beam Parameters at IP (from TDR)

Dump Design1000
4428202.03379.536電子・陽電子
ビームの合計

1st Stage ~3MW
Future(Final?) Upgrade ~14MW
Dump Design ~18MW

2021/9/7

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24メインビームダンプ設計の話

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25

Main Beam Dumpの設計案
設計の可能性は色々と検討された。
Solid(C and Cu)

Liquid(Water)*絵はSLAC 2.2MW dump

Gas(Ar) surrounded by Fe-solid【Solid】 寸法：~2×2 ×L5 (m)Choice !!
Large Beam Window & Sweep ~φ2m
【Liquid】寸法：~φ1.5×L10 (m)Window ~φ30cm, Sweep ~φ12cm【Gas】寸法：~φ1.2×L2000 (m)Small Window ~ φ8cm, Sweep is not mandatory.

2021/9/7

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Water Dumpの設計
2.2MW Beam Dump (water) @SLAC

600kW Beam Dump (water & Al) @SLAC

SLAC 2.2MW Beam Dumpを規模拡張することで18MW Beam Dumpを設計*
P. Satyamurthy, et.al., “design of an 18 MW vortex flow water beam dump for 500 GeVelectrons/positrons of an international linear collider”, NIM A 679 (2012)

2021/9/7

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ビームダンプの構成要素-付帯施設
仮施設イメージ – 開発に応じて変更していく

サージタンク & 水素結合器

遮蔽体
イオン交換樹脂 & ポアフィルター

1次熱交換器

貯留槽(ダンプメンテナンス時の冷却水保管)

メンテナンスルーム(ビーム窓交換システム等)

・1次冷却水は完全閉鎖ループとし外に出すことない。
冷却水中のトリチウム以外の放射化物はイオン交換樹脂及びフィルターで除外。
・遮蔽体はクリアランス制度をクリアできるように構成(鉄50cm+コンクリート5.5m)。
2021/9/7

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28メインビームダンプの構成要素
ILCメインビームダンプ – ¾断面
放射線遮蔽体(鉄、コンクリート)

ビーム窓
吸収体 – 水(水/真空系の分離)

ビームパイプ(真空)
冷却水系

上記は最小限の構成要素、必要に応じてモニターや保守に向けた交換機構などが付加される。
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本体構造
主ビームダンプ本体構造
正面図

外観図

拡大

・水吸収体と強制対流によるビーム熱輸送.
* 水圧 1 MPa ⇒ 沸点 180℃
* 渦水流 ⇒ 質量流量: 104.5kg/sec each inlet, 平均吐出流速 2.17m/sec

・チタン合金(Ti-6Al4V)によるビーム窓。
φ300mm×t5mmの球殻構造。ビームは走査されながらダンプに入射する。

・ビーム走査(φ12cm)による熱負荷の分散
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熱負荷
電磁シャワー粒子のFLUXILC Main Beam Dump
500GeV - Electron Beam
Absorber - Water

ILC-Beam

発熱量の深度分布
発熱密度

発熱量
Non Collision Beam

238J/cm3 54kW/cm

最大発熱深度
最高温度観測深度

最大発熱密度と最大発熱量が観測される深度は異なる。
2021/9/7

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どこにビームを打ち込めば良いか？
2次元流体解析 by ANSYS FLUENTEnergy Transfer Equation𝜕𝜕𝜌𝐸 +𝑢 𝜌𝐸 + 𝑝𝜕𝑡𝜕𝑥𝑖 𝑖=

移流

流速分布(m/sec)

𝜕𝜕𝑇𝑘𝑒𝑓𝑓+ 𝑢𝑖 𝜏𝑖𝑗+𝑆𝑒𝑓𝑓
𝜕𝑥𝑗
𝜕𝑥𝑗
熱拡散

有効熱伝導率(W/m/K)

移流と熱拡散のバランスで決まる、最も最高温度を抑えられる位置にビームを打ち込むできるだけ流れの速い所に打ちたい

2021/9/7

できるだけ熱伝導の良い所に打ちたい

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

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温度応答
温度応答(18MW入射時) – Non Collision Beam, Z=290cm
最高温度観測時の温度分布(K)

最高温度の時間変化

ビーム入射部

・最高温度は最大発熱量が観測される、深度z=290cmで生じる。
・未衝突ビームでも沸点180℃を越えない。
・【最高温度の評価】
Beam Dump Design(18MW) – 155℃,
ILC Max Beam Power(14MW) – 122℃ , ILC 1st Stage (2.6MW) – 68℃
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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

33

ビーム窓の事例
ビーム窓の事例

J-PARC Neutrino

大強度ビームダンプ近傍のビーム窓
Laboratory

MaterialDimensions(mm)Heat Load on Beam Window

ILC-Main Beam Dump

Ti-6Al-4V

t5×φ300

105W at 14MW

SLAC Water Dump

Cromeplated Cu

t1.25×φ80

193W at 2.2MW

SLAC SL-30

A6061-T6

t4.7×φ100

99W at 600kW

A6061-T6

t9.4×~φ880

790W at 1MW

Jefferson-Lab
Beam Dump

J-PARC Neutron

A5052

t1.5 - double wall

437W at 1MW

J-PARC Neutrino

Ti-6Al-4V

t0.3 - double wall

11W at 750kW

ESS Neutron Target

A6061-T6

t1.0 - double wall

2190W at 5MWESS*上記の通り抜粋したが他にも事例はある。*窓発熱量は筆者がFLUKAにより計算した。

*FRIB-Beam Dumpも水dumpであり、t0.5mmのTi合金製外殻に18kWの熱が生じる。注目事例。
*リファレンスはテキストに記載

・ILC Beam Windowは熱負荷・窓厚み共に特別厳しくはない。
・ビーム窓交換方法は設計検討中。
・第２ビーム窓の導入も検討中。(熱負荷の低さから成立する可能性は高い)

2021/9/7

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34メインビームダンプ - ビーム窓

ビーム窓応力解析 – 18MW Beam

窓厚依存性

相当応力分布 t5mm

Thermal Stress・Window thickness:5mm
・Heat Transfer rate:500W/m2K
・Zenith Stress:31MPa
・Max Stress:48MPa

Heat transfer rate：500W/m2K

・電磁シャワー発展前であるためビーム窓での発熱量は低い。
⇒発熱量:25W/mm, 5mm厚ビーム窓で125Wしか発熱しない。
・水圧及びビーム熱により球殻部分に応力が生じる。
・Ti-6Al-4Vは金属疲労時においても450MPa程度の引張強度を持つ。
最大相当応力48MPa @5mm厚窓 vs Ti6Al4V 強度 450MPa⇒ 機械強度として問題ない範囲
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水中の圧力波
ビーム熱による瞬間的熱膨張が圧力波として振動・伝播負圧によるキャビテーション(気泡生成)が課題となり得る。
1Bunchの圧力上昇
・Mie Gruneisen Shock Equation 𝑃 = 𝑃𝐻 + Γ𝜌(𝑒 − 𝑒𝐻 )⇒ 𝛿𝑃 = Γ𝜌𝛿𝑒Γ:Gruneisen Gamma, ρ : density, e : energy deposition density
Γ=0.35 for 70℃ water

1bunch pressure rise @ 18MW Beam dP=0.35×5.0J/cm3 ~ 1.8MPa
Ex) J-PARC 中性子標的では~43MPa/pulse*
・未衝突ビームかつ~10MW
Beam以上で、ビームパルス入射完了後にキャビテーションが起こり得る。
圧力波の伝播/干渉の計算例

・ANSYS-AUTODYNで計算評価
Max Pa ~ 3.4MPa

最高圧力観測時の圧力分布(12bunch入射のタイミング)

Min Pa ~ -1.04MPa

Min Pa ~ -0.54MPa
ビームパルス入射中の圧力分布

最低圧力観測時の圧力分布(最終bunch入射後)*高田弘, 中性子源用液体金属標的の技術, OHO2018, 2018年9月
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36放射線の話2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

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放射線防護 – 残留放射線モデル-3/4断面主ビームダンプ

・１４MWビーム時、ダンプ遮蔽体内の線量は~100mSv/h・メンテナンスは半自動の機構が望ましい。
メンテナンスルーム（追加遮蔽体で短時間の作業なら可能と思われる）(窓交換等)
・ILCのenergyでは放射化はビーム強度に比例する。
20年フル運転(14MW-5000時間/年)+1ヵ月冷却
2.6MWビームでは1/5程度に落ちる。
【14MW】
ダンプ前方部：0.1~0.5 Sv/hour
ダンプ後方部: 0.01~0.04 Sv/hour
メンテナンスエリア：~10 uSv/hour

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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

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放射線防護 – 放射化(冷却水中)
ILC 1st Stage

1year cycle
Ope-5000h
Cool-3760h◆ ビームの直撃を受ける冷却水は放射化する。
ただし、長寿命で問題になりうる核種はBe7(53日)、H3(12年)、C14(5700年)。
◆ H3以外は冷却水系のイオン交換樹脂等で除外可能。トリチウムは冷却水と分離不可であるが、完全閉鎖である1次冷却水系から排出ことなく管理する。
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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

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ILCの多角的活用の話

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ILCの多角的活用
ILCの多角的活用を考える会Ⅰ,29-30 November 2017

【議論された活用案】
・放射光源活用・ミュオンコライダー
・MeV帯光渦・医療用RI製造
・中性子源・プラズマ加速試験などなど・・・

ビームダンプエリアはILCビームを活用しやすい場所として注目される。

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高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

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・Lsh + Ldec ~ 120m for Ecm 250GeV・ILCビームは全てビームダンプに捨てられる。ダンプでは未知粒子も生成される？
ILC運転を阻害せず、ビームダンプ後部で未知粒子の探索実験もできる。
2021/9/7

高エネルギー加速器セミナー OHO'21 ビームダンプ

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まとめ
✓ 世界動向としてビーム強度 - MW級の加速器が登場し始めている。
ビームダンプなど高熱負荷装置の重要性は増す。
✓ メインビームダンプはビーム強度18MWに耐える様に設計している。
また1st Stage(2.6MW)時の尤度ある運転を通して、設計最適化を進めることができると考えられる。
✓ 計画段階のため試験機はないが、実績のある形式を基にしている。
2ndビーム窓の採用、ビーム走査の最適化など、高度化検討を進める。
✓ ビームダンプエリアは、ユニークな性能を持つILCビームを利用しやすい場所でもある。ほっておくには勿体なさすぎる。

2021/9/7

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