(25+5min)Ver. 240829

産業利用 担当者の紹介( 括弧 ) は、担当以外でお世話になっている方々● 実施体制 : 多部門で協力

①

仁科推進室

産業PAC事務局

山﨑
統括竹内
覚書、見積・請求(佐々木、折井、藤井) 本日・引率④②

共用促進室 : Users Office
齋藤、高橋 利用者登録、宿舎(岡安)使用計画・終了報告(米田)
MT日程策定③③

加速器基盤研究部(山田)
本日・加速器説明(住重加速器サービス) オペレーター
(他多数)

②
④

①

産業チーム
吉田（あ吉田） 工務店・統括
渡邊 (こわし) 工務店・参加者管理
西村 (みづき) PLシンチ、ビーム調整

24.08/30 放射線試験勉強会#28

理研・吉田

1

Welcome

HPは https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/

仁科加速器センターの紹介
空気中照射 試験セットアップ
理研・仁科加速器科学研究センター
産業利用開発チーム T.L. 吉田敦

XYスライダーで照射Beam➢ 施設紹介：加速器、ビームラインFlux測定➢ 照射準備・提供データ

照射ボード➢ 利用の流れ・混雑状況
回転ステージで照射cf.) 殆どのスライドは、
2023.10 宇科連#67 (富山) の使い回しです。ごめんなさい。

24.08/30 放射線試験勉強会#28

理研・吉田2加速器 概要
仁科センター RIビームファクトリー(RIBF)● 国内２番目の高エネルギー● (水素) ～ウラン を加速し、RIビーム を生成 (本業)
見学

見学
見学

● 多段階加速で高エネルギービーム
C, Ar, Kr, Xe など ※ H は pol.-d のみ● 半導体照射は 今の所 「RRC」 まで(11～135 MeV/u)△ 加速器の間に 荷電交換膜 ( Stripper ) あり
→ 高崎TIARAのようなカクテルビームは困難→ ビーム核種切替えに１～２日かかる△ 新施設 (高エネ学術) 利用の間は、旧施設 (半導体照射) が使えない→ ビームタイム日程が混雑
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3

供給可能ビーム の LET、Range● 宇宙線 → 加速器で試験ビームの Range と LET 範囲に注意！

● 理研ビームの諸元
Beam
E 真空中
散乱膜 : Au

12C40Ar

84Kr

129Xe

135112.5

9570
73.0
45.8
51.2(Φ50)
Al 0.6, Mylar 14.54
500
100
Al 0.4, Mylar 10.2
145
145
200
200

369.7424.9(Φ40)

真空切り膜 Kapton(直径)
電離箱 Ion Chamber

PL scintilator
遮光膜
空気層 Lair1
Lair2

核種毎に設定が異なります

3000
145
200

25100
150

MeV/u
μmμm(Φmm)
μmμmμmmmmm

空気中照射位置でE 最大値
Si材中 最大飛程
LET調整範囲

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理研・吉田～132～83～53～20 MeV/u～23,100 ～3,700 ～1,060～210 μm
0.2
2.2
11.4
43.5
MeV/(mg/cm2)～5.1～18.7～41.0～69.4

4

照射 ビームライン

詳細は HP: [照射環境]● ビームを広げる
散乱膜+Wob.電磁石でφ5cm内で ＜ ±10％ 一様分布

● 空気中照射真空膜～照射ボード間 = 15～35cm● エネルギー (LET) 調整
エネルギー減衰板 (Al 板 約5μmStep)→ 利用者が自由に変更可● フラックス調整
透過型検出器 (IC, PLシンチ) で常時測定
1～ 10^ 7 個/秒/cm2
加速器に連絡, メッシュ状Attenuator調整( Step = 1/2, 1/3. 1/4. 1/5, 1/10, …)

照射ボードの着脱 簡易！

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照射準備 (1)

“準備が楽” が 肝心！
● オモチャ 各種● 照射ボード交換● 温調器 ヒーター制御温調器

アルミフレーム材 → A4まで自由サイズに対応

ヒーター出力

赤外温度計● ファイバー スコープ
照射位置 拡大表示● イオナイザー
Charge Up 防止● ホタル電球
撮像素子・レンズ無し照射● 貸出セット● Xスライド、回転 十字架治具は共通● ビームコリメータ 穴各種 □,φ5～30

自社に持ち帰って準備

ビーム軸表示十字レーザー24.08/30 放射線試験勉強会#28

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照射準備 (2)● User架台
各社が１台占有、棚に計測器● 架台交換● User 照射制御画面 （LET調整、ビームON/OFF、照射物移動)

切り離し、目隠しをして保管LET変更(Edeg板厚)、 Beam ON/OFFFlux トレンドグラフ

照射物 X,Y スライド利用前日迄に、予め準備を完了させておく！

● TVカメラ ４個 Web配信

TVカメラ

架台８社分あり。

● Zoom接続 各現場 → 測定室
B2 照射室● 測定室 (1F) 管理区域外（飲食可)UserPC用モニターTV

1F 測定室

ビーム調整室照射制御PCOn Calll 待ち

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照射室～測定室はClosed LAN 10G 接続
7

2023.10～： ビームライン・コビト の お仕事ログ⚫ 事前準備の際、隣室 E6室 でも準備可能 になりました

詳細は HP: [施設用情報(2)] 整備 Log⚫ 空気中・照射位置 が、すぐわかるように、赤色十字レーザー を追加 しました

E6室

⚫ 供試体を「空冷」する
デキャップして冷却不足対策
https://www.tohin.co.jp/
圧空→冷風変換器

E5室

緑 と 赤が 重なる位置 が標準空気距離⚫ XYスライダー を JOG運転 する
手動制御Box を作りました

E6室 準備スペース
E5～E6間 遮蔽扉

制御 Box
スポットクーラーで冷却E6室に Digital → Real Twin を作る予定。
E5室が照射中でも、E5と全く同じ環境で準備可能になる

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提供データ -(1)

ビーム測定、報告書

Flux分布一様性

Flux検出器較正

詳細は HP: [照射装置]

ビームエネルギー測定➢ ビーム測定結果
利用開始前に、毎回、以下の測定を行い、再現性を確認しています。
◆ Flux 分布の一様性
Gaf Film を用いて写真撮影し、分布グラフを提供します

Gaf Film感光
吸光度解析

Edeg

電離箱IC1
PLシンチ検出器較正
IC1 : 高Flux用
PL ： 低Flux用

精度 5μm でRange 測定https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/HIbeam/sisetsu_info.html

照射位置IC2◆ Flux 検出器の較正
高Flux用：電離箱 IC1 と低Flux用：Plasticシンチレータを用いて、広い Fluxレンジ10～10^7 個/cm2/sec で較正します◆ ビームエネルギー(Range)測定
Edeg板を厚くして行き、照射位置に設置した電離箱IC2までビームが届かなくなる厚さ(飛程 Range ： ExpR) を、±5μmの精度で測定します。

➢ 技術報告書
毎回のビーム測定結果は、照射ログ：技術報告書 として、利用者へ納品 及び HPに公開 しています➢ 納品データ
試験中の 照射ログデータ（～5秒間隔）
Run#、Flux量、Edeg設定、etc.
を、各社ごとに CSV形式で 納品します
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提供データ -(2)

LET計算の補助● SRIM fit ： Excel で SRIM-2013計算

詳細は HP: [ Tips集：SRIMfit、pySRIMfit ]自作のマクロ関数LIBです。Python版もあり。

利用者がLET計算可能
不感層～感応層 の物質厚さを入力
一覧表： 感応層位置の LET値 → Edeg設定値● でも、計算を全面的に信頼しては危険です！
※ 厚さ測定、SRIM計算 にも誤差あり。
「ストラグリング」 により、E幅 (LET幅) も広がるので。

24.08/30 放射線試験勉強会#28→ 感応層手前で “停止” する厚さの Edeg設定にして、“エラー発生が無くなるか？” を自分で確認しましょう！
理研・吉田10

利用の流れ-(1) 全体概要 と 注意点

詳細は HP: [利用申込み、お知らせ]
現在の募集日程は、 https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/info/①②◆ 上期(4～9月)、下期(10～3月) の 年２期制 です
約半年前に応募が必要です「新規」申請の場合は、趣意書を提出し、なるべく早い時期に、施設見学・打合せをしてください◆ ① 課題審査 と ② 安全審査 があります③

課題審査で採択されると 有効期限＝２年 の間に採択分を分割して実施可能です。
半期毎にビームタイム(BT)を申請し安全審査があります◆ BT 日程決定後のキャンセルは不可
BT混雑の為 「配分無し」の場合もあります◆ BTの参加者は ③ 外部利用者登録 が必要です
自社管理の放射線作業従事者 になっている必要有り

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利用の流れ-(2) 複数社・連続利用の為にスロット制を導入● 料金は 約 11万円/時◆ 加速器の組合せ(施設種別)で異なります◆ 料金計算式：（施設構成別利用費 ＋ 施設消耗品費)
ｘ (利用時間) ＋ (実験消耗品)
今年度版 https://ribf.riken.jp/sisetu-kyoyo/riyou/bunrui.html● 利用時間は 12hrスロット単位◆ 12hr 区切りの「スロット数」で申請
申請スロット内で、準備～照射～片づけを完了し
次 Grp へ サラチ にして渡す 事！
◆ 課金は、実質照射時間
照射「開始～終了」を「照射時間(最小～最大)」の範囲内で、利用者が決めてください(4000円/回)

09:00～ or= 照射開始 時刻
21:00～
枠開始時刻～～枠終了時刻

スロット枠時間
通常1～2時間 照射開始時刻～ ～照射終了時刻 >30分以上

照射準備
動作確認

実質照射時間(課金時間)

ロス対応

最小照射時間

片付け搬出

スロット
スロット数 枠時間
１slt
12 hr
２slt
24 hr
３slt
36 hr
４slt
48 hr

照射時間
最小 最大
7 hr 11 hr
18 hr 23 hr
28 hr 35 hr
40 hr 47 hr

最大照射時間

⑥④

⑤

②

③

小②
①
利用者用架台 (現在：８社分)
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小①
理研・吉田

● 複数社が連続利用です！
➢ 試験実施前に準備して架台を目隠しして、照射室内に保管する➢ 自分の順番になったら、～30分でビームラインに復帰させる➢ 終了したら速やかに、物品を地下廊下へ搬出し、梱包作業

非常にハードスケジュールです！
ご協力ください。
12利用の流れ-(3) 年間スケジュールの混雑具合● 年間スケジュール

年２期制 24時間 ｘ 約10ヶ月運転( 2024 上期 )( 下期 )
高エネ休止時期

新施設
高エネ
学術
（主）
旧施設
中低エネ
(従属)

夏季メンテ
（電気代高騰の為)

7社Kr
3社Xe

新元素探査実験

半導体試験 + 学術
1社Kr

7社Kr
6社Ar

4社Ar

6社Kr

夏季メンテ

5社Xe
4社Ar
6社Xe

3社Ar
6社Kr

（次頁参照)● マシンタイム(MT)日程表（例）

現在のMT日程表は、https://www.nishina.riken.jp/rarfmt/pc.html① 実験課題番号 : ICyy-No#-Sel#→ 採択通知に記載の番号
①

②

③

④

② 実験代表者= 産業チームリーダー名
で、社名を秘匿③ 照射室、ビーム核種、エネルギー等④ この時は４社連続利用だった

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利用の流れ-(4) 綱渡り日程の実態● 時間割り表(例)
MT準備日程(2410KrAr)
2024年月曜日

9 / 25 水9 / 26 木

MT日程表の 「ビーム日程枠内 の 時間割り」 は、産業チームが決めます24.08/14版

ビームタイムSlothr×使用中

まさに、ホテル業務です！

User架台 足りるか？

照射室

E5で準備

控室

予約

十字

E6で準備

E5

E6

1F 106 210

25: 9h～20h E5b 生物 Ar 160
26: 9h～20h E5b 生物 C 135✕✕〇〇〇〇〇〇〇〇

入室不可
入室不可

30: AVF 羽場

使〇使〇

✕

使 〇 使 〇
21～E5入室不可
05:00～産チBeam調整 ビーム調整は早朝から
Kr IC23-09-02 AE01
24
使 使 使 使✕N10 控1F 9 ～ 21 33?
E6
S11,S12
E5で準備 は ラッキーAE01 控1F 10 ～ 20 12?
E521～ビーム調整

控室

始 ～ 終 架台 治具 保管

9 ～ 20
9 ～ 20

控室

予約

待合・搬出

十字

始 ～ 終 架台 治具 保管

E5Bで生物利用中は、準備できない

控室

予約
始～

用途
終測定器(重量物) は クレーンで補助～
9 / 30 月
10 /1 火
21:00～

10 /2 水
09:00～

学術利用と控室の取合い✕
AE01終->B2Fへ

21:00～

10 /3 木
09:00～

IC23-13-01

N1024

使

使

使

使

✕

N10始 E6->E5
N10終->E6

21:00～～
10 / 6 日
09:00～
21:00～

10 /

7 月

10 /

8 火
21:00～

N10106 10 ～ 20 再確認
S11,S12N10
106 7 ～ 9 再確認
R06
106 11 ～ 20 13?

IC24-10-01
IC24-04-02

S12Ma03

09:00～加速器Bm切替
09:00～E5入室不可
17:00～産チBeam調整
Ar IC23-12-02 R07

1212使

使使使

〇使

〇使

〇〇使

使使

使

〇S12始 E6->E5
Ma03始 E6->E5
R07

S12終->B2Fへ
Ma03終->E6

Mk07

12R07終->B2Fへ

12使

使使使
△〇

S11始 E6->E5

S11終->B2Fへ搬入クレーン

AE01 控1F

7 ～

AE01
106
R06 E6へ

9 ～ 11 梱包
搬入クレーン

106 10 ～ 2012?

106

7 ～9 再確認

9 待合E6E6E6106 21 ～23 ?梱包

R07

搬入クレーン

Mk07 E6へ搬入クレーン

E6で準備 ごめんネ
S11

IC23-16-02 S11
産MT end 余裕無し

AE01

S12～

21:00～

E6
E6

控1F 10 ～ 21 13?
E509～ビーム調整

10 / 11 金
09:00～

106 7 ～ 9 再確認
106 19 ～ 21 再確認

搬入クレーン

E6

E6で準備 ごめんネ
S12
Ma03

N10,S11,S12

梱包後は、着払いで発送
E6
N10S11106 9 ～
106 21 ～11 ?梱包23 ?梱包

時間割り策定の考慮点➢ 初回利用は、朝スタートで優遇➢ User架台の数が足りるか？
➢ 慣れたGrpは、照射実施中に隣室E6で準備➢ 同社・別課題の連続利用に無理が無いか？

24.08/30 放射線試験勉強会#28➢ 利用終了後、別ビーム核種も利用なら、User架台を何処に保管しておくか？
➢ E6 で準備しておいた架台の移動タイミング➢ 待合室、搬出・梱包 の為に会議室も予約➢ 各社がなるべく顔を合わさずに済む様に➢ etc. etc. ～コレでもダメなら「各社痛み分け」です
理研・吉田14

理研加速器の 宇宙利用の動向【 ビーム核種別 集計 】

10日

20日

殆ど Kr と Ar
Xe, C も少しずつ増加→ 先ず当面はKr と Ar の MT枠確保 が肝要
FY2024 Kr : Ar : Xe : C＝ 58％ : 35% : 7% : 0%
★ (FY2025) には 「2024 落選 40%」 を含む

米国の動向
18,000 hr / year

12,0006,000➢ 利用時間 日本 : 米国 ～ 1 : 20

FY20予測FY24➢ 米国動向の２～３年遅れで日本も増加中に見える。

→ 理研も 今の 1.5 ～ ２倍 (60日/年) になりそうな…

24.08/30 放射線試験勉強会#28Ref) NASA ; Domestic Heavy Ion Facilities for Science, Engineering, and Medicine (2021)
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20220001810/downloads/
LaBel-2022-WANDA-Heavy-Ion-Facility-CONUS-Overview-v2.pdf

理研・吉田

15

まとめ : この10年間の 逆説的 な 経緯
悪循環！？ でも 高効率化

ビームタイム大混雑（ 施設側 )

( 利用者側 )要請

多社連続利用スロット制 導入
せざるを得なかった
対応

定刻までに更地で空け渡す事！
事前準備を十分しておく事！
キャンセルは不可！
要望

照射治具 簡易式
User架台 交換式
各種オモチャ整備

アイデア提供結果 feed back

現状は…

MT日程、時間割表
同核種で packing

利用環境を整備して欲しい！
事前準備が 簡易で確実に！
準備労力が低減 した
多品種 同時試験 が可能→ もっと理研を利用したい！

要請

各社「痛み分け」で ご協力！
仕方ないなぁ～
でも 「落選」 は困る！

24.08/30 放射線試験勉強会#28

理研・吉田16本日の 見学コース

視て欲しい点
1F : 展示室

2F 会議室

説明: 西村見4

見３へ
傘：共用あり利用当日をイメージして各自の傘は大会議室に保管
地上を移動
見3

1F : 計測室

管1

説明: 渡邊
説明: 吉田見2

仁科の本業・学術研究「狭い！」 場所で連続利用の工夫

ELV

B1F : E5照射室

見1

説明: 山田B2F : SRC

こんな巨大な施設を、産業界で維持管理できますか？
～学術と共存が必須～藤井

24.08/30 放射線試験勉強会#28

B1F : RRC

理研・吉田17