加速管
SuperKEKBレビュー
2017年9月8日
肥後寿泰（入射器を代表して）

内容• 検討課題• 必要とされる加速仕様• 入射器加速管の現状• 安定運転への具体化状況• 今後の具体的入替と6S対応エネルギーマージン• 結論

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)2

国内レビュー 「加速管」検討課題
1. 不良加速管の交換に用いる加速管の確保戦略は妥当か？
– ラインオフ管の再利用をできるだけ進める– 並行して新規製作を立ちあげつつあり、開発速度を上げていく

2. 今時点で製造開発を急ピッチで立ちあげるべきか？
– Emittance保存に関連した加速管のAlignment等、別の未解決課題もあるが、加速管製作には現時点から注力していくべきと考える– 人員、予算、年度計画を立案

3. 製造の実体はどこに照準を合わせるのが妥当か？
– プロジェクトの観点からは、製造技術を確立したメーカーと組むのがとるべき正道である– 自前 or 中メーカー と組んで可能と考え進めつつあるが、大メーカー or 国
外ラボ も含めて現時点で候補を広げて検討進めるべきか？

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

3

必要とされる加速仕様

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)4

構成
low emittancephoto-cathodeRF gun+ thermionic gun
for primary e-

1.1 GeV
Damping Ring

J-ARC
1.5 GeVPF
2.5 GeV e-

BCS
3.0 GeV e-

S-bandlinac

AR
6.5 GeV e-

ECS
3T
RF gun4.0 GeV e+
ECS

LER

7.0 GeV e-

HERe+ target &LAS capture section

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

5

Nominal gain
Es = 42 kV
Pkly = 40 MW
Eacc = 20 MV/m
2m✕4台/ユニット
Gain = 160 MeV/unit

標準ユニット構成

Klystron

PF 4m✕2

KEKB 2m✕4

Vkly ~ α Es (電源電圧）
 Pkly~Vkly2.5
 Eacc~Vkly1.25
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

簡単にするため、
Eacc～Es比例として評価
している
6

各基準ポイントでのエネルギー設定と運転要領• 運転エネルギー– J-ARC 1.5GeV– ターゲット ・・・・3GeV– DR 1.1GeV– 最終点 LER 4GeV、 HER 7GeV、 AR 6.5GeV、 PF 2.5GeV• 基本構成– 全てSバンドで構成する• スタンバイ– 各基準点間に 1ユニット以上のスタンバイを設ける• エネルギー調整– 各基準点間の終端近傍に２ユニット（±φ）で構成• エネルギーマージン– 単純、現実的にはスタンバイを犠牲にして実現する

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

7

Phase-1 終了時

放電と暗電流の問題

要検討

交換予定
2017/9/8

交換済＆追加予定
SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

交換要検討

8

1ユニット最大ゲイン＝160MeV

スタンバイ

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)9必要な加速仕様概略
1. 特に陽電子 4GeV 確保が重要
2. 1.1GeV⇒4GeV まで22ユニット
3. 1スタンバイユニット、エネルギー調整用2ユニットで1ユニット分加速を仮定
4. 必要なDR以降のゲイン＝145MeV/ユニット 以上
5. 42kV✕（145/160）＝38kV
6. 3～5セクターのユニットゲインは平均38kV以上 が必要

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

10

8GeV KEKB に対して7GeV SuperKEKB 7 GeV
エネルギーを下げたのに何故厳しいか？
• J-ARCエネルギーを下げてJ-Arc上流にスタンバイを設けた• DR 出入りBT スペース確保のため１ユニットを抜いた• サテライトバンチを抑制するよう減速位相で陽電子キャプチャーする• 陽電子収量確保のため大口径Sバンド加速管を使用しゲインが落ちた• エミッタンス保存のため、CバンドユニットをSバンドに戻した• バンチチャージが数倍になり、ビームローディング補償のためクレストから大きく位相ずらしている• 35 年にわたる運転と改造により加速管の劣化が顕在化したこと

11

入射器加速管の現状

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

12

Phase-2 加速管配置
KEKB
PF4m
PF2m化
PF2m✕3＋1m管
e+2m化
LAS
非設置
エネルギー調整2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

13

SuperKEKB 入射器加速管 Phase-2配置
加速管型式

Phase-2

KEKB 2m管80本

性能はほぼ維持されている

PF 4m管

111本

劣化が顕著

PF2m化

PF 2m管化

23本

劣化がある

e+2m化

e+ 2m管化

0?

1m管

1m管

1本

LAS

LAS 2m管

10本

KEKB

状況

PF4m

2017/9/8

TGT直下はSLED無運転

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

14

高電界特性の現状 Phase-1終了時• 運転状況
– FE、VSWR頻発等でパワーを抑えている場所が多い• 問題のあるユニット
– C・1
–2
–3
–4
–5

C8、11 重傷、 他2～3ユニット 中傷
21 重傷、 他2ユニット 中傷
33、34 中～重傷
41ユニット 重傷
51、52 2ユニット重傷• 場所による違い– ABは無傷で、J-ARC以降のみに劣化が見られる– セクターの先頭が多い様にも見えるが、典型例と思った51、52での直前コリメータ試験では放電原因の理解進まず– 最近の数年でも多少パワーを落としてきている場所がある
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

15

PF加速管カプラーセル内部

カプラーセル FE大管 アイリス

カプラー～導波管間アイリス：
エッジではあるが、割に健全
電界対称性回復用へこみ：カーボンの変色が薄く見える程度

高電界問題視されてない加速
管のカプラーセルにも放電痕

放電頻度大（ここまでひどいのは初めて）

20MV/mの仕様に対して、
セル、カプラーの設計、製造に本質的な問題はない
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

16

PF管水漏れ状態
カプラーを下から覗く

すき間を通って漏れが外に達した2017/9/8

導波管

止まらなければ
致命傷

漏れ口

リング（支持架台にのせる部分）SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)17

今後10年の致命傷の故障発現を推定
1. 水漏れ– カプラー部から水漏れ 年間2本程度– その中で真空中への水漏れは3割以下– ロウ付け部に水が接して生じる問題は今後加速していく

2. 放電– C~5セクター（主にPF管）に、年間2本程度の悪化発現を仮定

3. FE– 現在の運転パワー維持なら現状維持– 問題加速管入替に伴いパワーアップ運転で年間2本程度の悪化発現を仮定

要するに、RF特性は急遽多数が顕著な劣化には至らない
水漏れは最近の発現統計の延長線上+老朽化で多少加速
これらから、年間最大６本程度の問題発現を覚悟する
そのうち、最低限年間2本程度の交換は余儀なくされると見積るべき2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)18

安定運転への具体化状況

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

19

基本方針
1. 時々生ずる高電界特性の劣化の頻度をさげる– スタンバイユニットを使いきる時間を減らす

2. 良好部ゲインをあげて、劣化部ユニットのゲインを下げる
3. 総ゲインが上げてエネルギーマージンを生みだす
4. 入替により、「低いゲインのユニットのゲインを回復させる」

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)20

安定化戦略
1. 現実的には劣化加速管を良好な加速管と交換して、ユニットの駆動
電圧（Es）を上昇させるしかない
2. 交換候補になる加速管の確保はこれまで事実上進められていなかった
3. 最近になって、ラインオフされている加速管群の調査が進んで、保管状態の良好な加速管は非常に少ないことを再認識した
4. 手持ち群の高電界特性の評価をすすめる
5. 今後ラインオフされる加速ユニットから良好な加速管を手持ちとする
6. 足りない分を新規加速管製作で対応できるよう、製造見通しをつける
7. 現実的な余裕をもった交換群を確保できるよう量産のためのリソース（予算と人員）確保の方針を立てる
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)21

今後のラインオフと加速管交換イメージ

不足加速管
2m管化

2m管加速管群（2m管化）（新規製作管）KEKB型ユニット
マニフォールド新調
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

PF型ユニット
4m管組換えのみ22ラインオフ加速管の復活
PF 4m管2m化

入替用2m加速管2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)23

加速管の高電界評価試験スタンド 稼働した
2016年、旧クライストロン準備室内に試験設備を稼働させた
今後SLED導入すれば完璧制御システムLabVIEW/PXI ベース
自動運転
各種波形記録

高電界評価確認した加速管を真空保持で手持ちとできる
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

24

新規加速管製造• 組立方式– 開発はロウ付け管とする・・・・・（現有はLAS以外全て、名航・電鋳管）
 電鋳管技術の継承がなされていない スタッフ、メーカーには、ロウ付け管の方が経験豊富• 製造開発体制– ① ベスト 製造を確立したメーカーに製造体制を構築し、それを基礎に製造する
 KEK: 電気設計と機械仕様
 予算確保重要– ② 次善策 加速器+機械工学センター + 加工メーカー + ロウ付けメーカー
 KEK：現場対応仕様、電気設計 + 製造リード(チューニング等) + 試験
 KEKの施設も利用して製造する
 メーカーは、現在のレベル＋最低限の開発で対応する
 但し、KEKマンパワー充実が必須

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)25

次善策②に添った加速管開発始めた

惠
郷

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)26

今後の具体的入替＆

6S対応エネルギーマージン
 LER injection energy (4.000  4.166 GeV @6S) HER injection energy (7.000  7.291 GeV @6S)
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

27

New Schedule

Linac Schedule Overview as of Jun.2017
RF-Gun e- beamcommissioning
at A,B-sector

e- commiss.
at A,B,J,C,1

e+ commiss.
at 1,2 sector (FC, DCS, Qe- 50%)e- commiss.
at 1,2,3,4,5 sector

加速管入替タイミング

Phase1: high emittance beam for vacuum scrub
Phase2,3: low emittance beam for collision

1

Time →

2

Location↓
Beam
Licensesin steps

Low EmittanceBeams

4+1 Ring
Injections

DR
Commiss.
1 nC
Phase1

Without Top-up

28
2017/9/8: Electron: Positron: Low current electron

non damped e+ commiss.
at 1,2, 3,4,5 sectors
e- commiss. at A→5 sectors

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

2 nC
Phase24 nC
Phase3

Direct PF-AR BT
damped e+ commiss.
at 1→5 Qe+ = 1~4nC
e- commiss.
at A→5 Qe- = 1~5nC

Improved
RF gunEs の改善
Available energy

JARC

TGT

DR

BT e- BT e+

Phase-2

1.52

3.03

1.10

7.0

4.02

Phase-3 Base

1.52

3.03

1.10

7.14

4.02

1

Phase-3
conservative
improvement

1.52

3.06

1.12

7.20

4.03

2

Phase-3
moderate
improvement

1.52

3.06

1.12

7.21

4.04

Phase-3
aggressive
improvement

1.52

3.17

1.15

7.34

4.10

40kV

38kV
38kV

2017/9/8

2
1

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)29

最終エネルギー向上

0=Es 基礎 Phase-1相当
drop 13 unit, add 32 unit
1=Phase-2
スタンバイ 54 無でエネルギーアップ仮定①エネルギー調整
ペアユニット加速✕0.7

2=Phase-3
13ユニット復帰
スタンバイ 54 無でエネルギーアップ②スタンバイ 1 unit
セクター
A—B & 2 & 3～5

1

2

2→3 all Es > 35kV
3→4 all Es >= 38kV
4→5 all Es >= 40kV

6s： マージンを犠牲にして、スタンバイユニットを加速に用いれば対応可能
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)30

1

入替１ 2018年夏（Phase-3 直前）
最低限の入替・最初の4ユニット対処• 4ユニット対処– ラインオフ作業 4ユニット 2日– KEKB型 1ユニット
 現有加速管、高電界要確認 3w✕4～3ヶ月
 導波管、マニフォールド等
 復帰 1ユニット 2日– PF2m管化 1ユニット
 現有加速管、高電界要確認 3w✕4～3ヶ月
 導波管、排気対応等
 復帰 1ユニット 2日– PF4m型 組換え・継続 2ユニット
 組換え 2ユニット復帰 4日– RFコンディショニング 現場 初期 2w＋運転とともに進める• 注:現有のKEKB型ストック加速管の性能に問題が無いことを仮定する• ライン組換え作業・・・・・2w+コンディショニング
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)31

2

入替2 2019年夏（Phase-3 開始 1年後）できるだけ進めるべき・次の4ユニット対処• 次の4ユニット対処– ラインオフ作業 4ユニット 2日– 2m管製造? 1ユニット
 加速管製造
 導波管等
 復帰 1ユニット 2日– PF2m管化 1ユニット

 2m管化 、 高電界要確認 3w✕4～3ヶ月
 導波管等 、 復帰 1ユニット 2日– 組換え PF4m型継続 2ユニット
 組換え 2ユニット復帰 4日– RFコンディショニング 現場 初期 2w＋運転とともに進める• 注意：良好な加速管が準備できることを前提とする• ライン組換え作業・・・・・2w+コンディショニング
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

32

結論
1. 夏シャットダウンに加速管の入替をすすめ、ゲインアップする
2. 加速管を最速で準備する– 2m加速管の開発（新規製作＋ラインオフ管の再利用）

3. 製造に対するリソースの確保に努める– 予算– 人材（KEK内：加速器＆機械工学センター）– メーカー

4. Phase-3 の早い時点で量産による入替加速管を確保する– 2018～2020年度期間に、20本程度を量産する– 加速管の高電力試験評価し、入替用加速管とする

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

33

付録

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

34

加速管種類PF4m管、PF2m化管、KEKB2m管化
PF 4m管 ＝ 電気的2m管✕2台を機械的に連結したもの

KEKB 2m管PF 2m化管2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

35

PF型

KEKB型

排気はビームダクト
導波管フランジはMKH丸型

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

排気は導波管からフランジはSLAC角型

36

～10% ゲインロス

Es 最近の3年間の状況 （正規＝42kV）
Es Sector A and B vs year
45
A1
A2
A3
A4
B1

40

B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8

35

30

25
2014

2014.520152015.520162016.520172017.5Year

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)37ラインオフさせる加速管の同定（1）
音響センサーによる放電加速管の調査

適宜 Esアップ運転を行い、音響シグナルの変化や透過波形の観察から同定する
2017/9/8←

加速管内の放電でRFが遮断→ロードの熱衝撃消失

放電時

圧電素子
RFロード表面に固定
熱衝撃による音波を圧電で計測

ロード熱衝撃波形

正常運転時

AC_51_1,2,3,4

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

音響センサーで難しい
場合
加速管内の放電でRFが遮断→ロードへのRF透過波
消失↓
透過波（RF)計測
真空作業を伴う38

ラインオフさせる加速管の同定（2）FE（暗電流）の多い加速管の調査• 問題の所在– 現状対処 SC、ロスモニター等で大きなFEを検知した場合に関連するユニットのパワーを下げる– リングへの入射は少ない ∵直後のQマグネットで拡散される– 近傍の機器に悪影響
 以前はビューポートリークしたが、チャージアップ防止コーティングで現在は問題無し
 各種治具、機器の放射化が問題視されたこともある– 加速管自身の劣化 現状より高電界運転をしたら、劣化拡大、放電誘発等の可能性が懸念される方針– FEの多い加速管を同定、定量し、できれば入替検討する– 但し、無理にパワーを上げた運転は継続しないよう心掛ける
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

39

致命傷である水漏れの発現
年間2本発現？
↓20本程度の交換/10年• 発生頻度– 多少増えてきているか？
– PF管のみに発現• 構造（次ページ）• 問題ヶ所– ロウ付け部に水接触、腐食によりリークが発生？

2018
2019
2030
2031
2032
2033
2034
2035
2036

– 殆どは外部への水漏れ– 真空中へのリークは１～２例• 今後の処置– TiGを外して内部見ること、又は内部からのシールの余地はあるが、カプラー近傍で電気的に戻せるかが不明、また相当な作業量であり、今まで実施したことはない。 ∴修理は現実的ではない– 発現しても外への漏れなら、現状同様の処置を施し、再リークの可能性を念頭に置きながら運転に復帰させる。
– 時期を見て交換する。
 問題2m加速管を、 or 2m+2mの4mセットとして、必要なら4mセット✕2＝ユニットごと、– 漏れた加速管は極力排除すべきであり、そのための交換用加速管を準備する必要がある。
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

40

PF型
PF

Braze

カプラー水冷構造
TiG

TiG
EBW

2017/9/8

KEKB型

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

EBW

KEKB

41

最近数年の経験から今後10年の発現を予想
1. 水漏れ– カプラー部から水漏れ 年間2本程度– その中で真空中への水漏れは3割以下– ロウ付け部に水が接して生じる問題は今後加速していく

2. 放電– C~5セクター（主にPF管）に、年間2本程度の悪化発現を仮定

3. FE– 現在の運転パワー維持なら現状維持– 問題加速管入替に伴いパワーアップ運転で年間2本程度の悪化発現を仮定

詰まり、RF特性は急遽多数が顕著な劣化には至らない
水漏れは最近の発現統計の延長線上+老朽化で多少加速
これらから、年間最大６本程度の問題発現を覚悟する
そのうち、年間2本程度の交換を余儀なくされると見積もることが必要だろう
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)42

現実的前提条件

紙谷 2017年1月18日を基礎

 KLY Es は、Phase-1末期（2016年6月末）の運転値を仮定する
 off-crest （longitudinal wake対応） energy gain 3.0%減 (0.970)
 2-bunch equalization energy gain 2.5%減 (0.975)
 1-3 unit は復帰を仮定
 1-4 unit は存在しない
 1-5, 1-6, 1-7 units はLAS加速管
 3-2 unit は復帰させる、Es=38kV（Moderate）を想定
 4-4A はS-band unit、4-4B は無し
 位相が早く変えられる units： B5, B6, 15, 16, 27, 28, 32, 33, 51, 52• エネルギー調整、e-e+ 切替

 確保したい stand-by units : B-8 (J-arc), 2-6 (DR), 5-4 (HER, LER, PF, AR) PF, AR 含めて全て AT/A1 から出射する
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)43

エネルギーとスタンバイユニット数
Energy [GeV]

Phase-2

STB

J-ARC

STB

Target

STB

DR

STB

BT

e-

1

1.5

-

-

-

-

2

7

e- for e+

1

1.5

0

3
0

1

1.1

1

4

-

-

2

7

1

1.1

1

4

e+

Phase-3

e-

1

1.5

-

-

e- for e+

1

1.5

1*

3

e+

0

* 13ユニット復帰
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)44

加速管の交換方法• 加速管の交換
ユニットごとの交換 2m加速管群、又は組換えにより構成したPF4m管ユニット、に置き換える

4m管単位での交換
 問題管は撤去し、健全な方を2m管化して再利用に向ける
 他の場所にある健全な4mを持ち込む

2m加速管ごとに交換
 2m管単独の場所は2m管で置き換える• 交換には加速管の準備が大前提になる– 現有資産の最大有効化
 2m管化して交換用の加速管を確保する– 開発・製造
 2m管を早急に開発し、必要に応じた量産をする

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

45

PF4m管→KEKB管、2m化管での置換えは可能
4m管用
マニフォールド

23λ

20λ

PF 4m管8㎜

2m管用マニフォールド
共通に用いる
2m化管

KEKB 2m管

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)46

2m管化の作業
4m管
2m化管

溶接
切断

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)47

2m管化加速管の候補 十数年来の保管状況
今後ラインオフする加速管
これまでの取り扱い（左写真相当）
窒素パージ後にキャップ、又はアルミフォイル
今後はフランジ封止保管、真空 or 窒素パージ

すでにラインオフされていた加速管例

これまでの取り扱い
アルミフォイル保管が多く、大気や埃の流入が問題あり
2m管化して、テストスタンドで35・・38・・40・・42kVの運転可能性を確認使用できるものをフランジシールで保管

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)48

劣化加速管の回復可能性• 放電、FE対応– 加速管内水洗 多くの長期保管加速管はゴミの流入が疑われるので、その場合は有効だと考える
 中程度の圧力のシャワーリンスと真空乾燥
 放射化物の処理であり、KEK内のしかるべき場所で進める必要がある
 製造時のリンスの効果は実績がいくつかある（五十嵐・山口） 検討価値は大きいと思うが、多少の時間と人員の確保、実施場所の確保を要する– カプラー部のみ、新規製作品を付け替える
 問題がカプラーだけにおさまっているかは不明
 多大な作業で高価であり、得策ではない、新規製作の方が良い• 水漏れ対策– TiG切り離して内部漏れ位置を探し、補修する
 KEKで実施する必要があり、作業量も多く、作業試験、治具も準備必要– 得策ではない• 結論：– 新規加速管開発が最優先– 人員が充分手当できれば、水洗開発等回復の研究開発をやる（現実的ではない）

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

49

SuperKEKB 入射器加速管
Phase-2配置 & 予備の可能性がある群
加速管型式

Phase-2

予備群

KEKB

KEKB 2m管

80本

6本

半数のみ、10年程度前に高電界試験経験有

PF4m

PF 4m管

111本

2セット
（4本）

内1台は13に仮設置、一方はダイヤフラム、引き口に大きな変形が見える

予備群の状態PF 2m管化

23本

12本

2m管化済みは4台、 他の8台中には水漏れ管4本含み、それが対処可能の場合の数、但し、これらラインオフされた
後、高電界は未評価

e+ 2m管化

0?

3本

2m管化未実施、この他に数本程度可能かもしれない（ギャラリー木箱内保管のもの）

1m管

1m管

1本

5本

4台は入力Double Feed、1台は入出力ともSingle FeedLAS

LAS 2m管

10本

2本ラインに設置された群と同一ロットで製作したが、高電力未
評価

PF2m化

e+2m化

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)50

②案に添った加速管製造開発状況
基本パラメーター
加速管

KEKB

開発管

セル数 レギュラー＋カプラー

54 + 2←

有効長 [㎜]

1959.43←2a [㎜]

19.7～24.9

19.7～23.0τ0.302～0.368

0.33

群速度 vg/c [%]1.13～1.37

1.17

充填時間 [nsec]

462～558

563

13700

15236

57.3～58.364.7

ほぼQ値の増加による上昇

160

169.3

6% up

平均 Q
平均シャントインピーダンス Rs [Ω/m]
ユニット当たりのゲイン MeV/unit

2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

備考51

新規製作 メーカー考• T1社 現在開発中・・・確実なメーカーに成長するかは不明– 現状はここと組んでまず技術確立するのが良いと考える• M1社・・・・・現在、技術、人員の低下が激しいと思われる––

但し、予算が充分あってKEK主導で今すぐ発進できれば、確実な製造ラインを復活して使うことは可能であろう• T2社、H社、M2社・・経験はあるが、１年程度での立上げには難あり• A社・・製作経験有、2~3台の製造は可、量産には難ある（?）• IHEP（中国）・・・上記が不可の場合、検討余地があるかもしれない– 3m管製造実績豊富、高電界には難有り？、実現にはKEK人員の確保必要• PSI、海外メーカー・・・あり得るが高価、立上難、・・・・・
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)52

2m管ベースの加速管で構成するユニットに交換するために必要な費用の概算• 加速管– 2m管化 100万円/管 → 400万円/ユニット– 製造 1500万円/管 （*量産努力目標 1000万円→4000万円/ユニット）• 導波管– 排気ポート付製作 70万円✕8～600万円/ユニット• マニフォールド
– 新規配置製作 ～100万円• ビームライン– ダクト等変更 ～20万円• 組換え作業– 4人✕3日 ～100万円
2017/9/8* 4年前の重工見積：3000万円/加速管2台
次頁以降のコストはこれを仮定するが、これが現在保証されているわけではない

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

53

概算見積１ 2018年夏（Phase-3 直前）
Conservative improvement 最初の4ユニット対処
1• 4ユニット対処– ラインオフ作業 4ユニット 2日– KEKB型 1ユニット

 現有加速管、高電界要確認 3w✕4～3ヶ月
 導波管、マニフォールド等 ～600万円
 復帰 1ユニット 2日– PF2m管化 1ユニット

 現有加速管、高電界要確認 3w✕4～3ヶ月
 導波管、排気対応等 ～600万円
 復帰 1ユニット 2日– PF4m型 組換え・継続 2ユニット ～100万円
 組換え 2ユニット復帰 4日– RFコンディショニング 現場 初期 2w＋運転とともに進める• 概算・・・・・1300万円程度• 現有のKEKB型ストック加速管の性能に問題が無いことが必要• ライン組換え作業・・・・・2w+コンディショニング
2017/9/8

SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)54

2

概算見積2 2019年夏（Phase-3 開始 1年後）Moderate improvement 次の4ユニット対処• 次の4ユニット対処– ラインオフ作業 4ユニット 2日– 2m管製造 1ユニット
 加速管製造 1500万円*✕４ 導波管等 ～600万円
 復帰 1ユニット 2日– PF2m管化 1ユニット

 2m管化 ～400万円、 高電界要確認 3w✕4～3ヶ月
 導波管等 ～600万円、 復帰 1ユニット 2日– 組換え PF4m型継続 2ユニット ～100万円
 組換え 2ユニット復帰 4日– RFコンディショニング 現場 初期 2w＋運転とともに進める• 概算・・・・・1500✕4+1700万円＝～8000万円• 良好な加速管が準備できることが必要• ライン組換え作業・・・・・2w+コンディショニング
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概算見積3 長期的対応 1ユニット新規構成• 1ユニット構成– 準備 長期工程必要
 2m管製造 4本 加速管製造～1500万円*✕4 導波管等 ～600万円
 高電界要確認 3w✕4～3ヶ月– 作業 1週間以内
 ラインオフ 1ユニット 0.5日
 復帰 1ユニット 2日 真空排気 数日– RFコンディショニング 時々 現場アクセス 初期 1w
 運転とともにフル稼働まで進めていく 1ヶ月級

• 概算見積– 1500✕4＋1000万円 ～7000万円
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SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)56

年度概算提案• 2017年度– 開発 1本

1000万円 進行中• 2018年度– 夏 最初の4ユニット– 量産立上1300万円
8000万円級（~5本）• 2019年度– 夏 4ユニット交換– 量産 10本

2000万円#
1500万円✕10本

加速管製造コスト：
1500万円（仮定）～1000万円（目標）# ラインオフしてある加速管で対応でき、製造しなくて準備できた場合• 2020年度– 量産 5本– 入替 1ユニット分

1500万円✕5本
1000万円• 2021以降– 必要に応じた本数
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1500万円✕?本SuperKEKB Review 加速管 (T. Higo)

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