Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.2 February 2019

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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.4 April 2019

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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.6 June 2019２９４

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.8 August 2019４０４

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.8 August 2019

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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.10 October 2019

インフォメーション

IFMIF/EVEDA 原型加速器 RFQ による世界最高強度の重陽子ビーム加速に成功
六ヶ所核融合研究所では，幅広いアプローチ活動に基づく日欧共同事業の一環として，IFMIF（国際核融合材料照射施設）原型加速器の研究開発を進めています．このIFMIF 原型加速器は，IFMIF の原理実証を目的として，大電流の重陽子ビームの加速試験を行うための装置です（図 1 参照）．昨年 6 月に高周波四重極線形加速器（RFQ）による 2.5 MeV までの陽子ビーム加速に初めて成功し，QST と欧州の研究機関の合同チームにより，日本のリーダーシップの下，ビーム試験を進めてきました．今年 3月にから重陽子ビーム加速試験に移行し，以来，少しずつビーム電流を増加させながら試験を行っていましたが，7月 24日，プロジェクトの初期のマイルストーンであり，世界最大電流となる 125 mA の重陽子ビームの 5 MeV までの加速に初めて成功しました（図 2 参照）．これは，これまでの RFQ による重陽子加速の実績を電流値で約 3倍，ビーム強度（エネルギーと電流の積）としては約 7倍上回る，前人未到の記録です．図 3 に当該実験の成功を記念して撮った日欧合同チームメンバーの集合写真を示します．
この成果を得るためには，入射器，高周波源システム，RFQ の 3 つの機器がそれぞれ世界最高性能を発揮し，設計通り動作することが必要でした．入射器は，重水素をプラズマ化して引き出し，正イオンの形で RFQに入射するための装置ですが，140 mAという大電流ビームを安定して生成し，かつ発散の少ない（＝低エミッタンスの）品質の良いビームを供給するため，綿密な調整を行ってきました．高周波源システムは，1.3 MW 以上の高周波をRFQ に安定に供給しました．8 系統の独立した高周波源モジュールからの高周波を単一の RFQ空洞に入射するため，フルデジタル制御の最先端の低電力高周波（LLRF）ユニットにより，細かい位相と振幅のフィードバック制御が行われました．
また，大電力増幅モジュールや，LLRFのフィードバックパラメータの緻密な調整により，このような大電流ビームに追従して大電力の高周波を安定して供給することに成功しました．RFQ は，放電限界に近い設計上限の電界強度での運転においても安定して動作し，シミュレーション計算から予測される通り，90％以

図1

図2125 mA の重陽子ビーム加速時のビーム波形．

図 3 日欧合同チームによる集合写真．

上の良好なビーム通過率を示しました．
ビームエネルギーは飛行時間法によって 5.0 MeVであることが確認されました．また，高エネルギー部分でのビームロスは極めて少なく，問題となるような重陽子の衝突に伴う放射化は全く見られませんでした．
この結果は，プロジェクトにとって重要なマイルストーンへの到達であると同時に，このような大電流加速器を用いた核融合中性子源の実用化にとって，大きな一歩となりました．現在日本が設計検討を進めている，核融合中性子源 A-FNS の今後の計画遂行に極めて大きな見通しを与える成果です．
（量子科学技術研究開発機構 核融合エネルギー部門）

IFMIF/EVEDA 原型加速器の全体図．

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Journal of Plasma and Fusion Research Vol.95, No.12 December 2019

インフォメーション

1．第 25 回 IFERC 事業委員会の開催

2．第 24 回 IFMIF/EVEDA 事業委員会の開催

2019 年 10 月 10 日に量子科学技術研究開発機構（以下，量研）の六ヶ所核融合研究所において，第 25 回 IFERC事業委員会が開催されました．欧州側からメゾニエ議長を含む委員 3 名（うち TV 会議参加 1 名）と専門家 5 名（うち TV 会議参加 3 名），日本側は委員 3 名（うち TV 会議参加 1 名）と専門家 10 名，これに中島事業長を含む事業チーム員 5 名と書記 1 名の計 27 名が参加しました（図 1参照）
．今回の事業委員会では，2019 年度の各活動（原型炉設計・R&D，ITER 遠隔実験センターなど）の報告を受け多くの進捗を確認しました．また，BA フェーズ II を含む IFERC事業の 2020 年作業計画案に関する審議では，IFERC事業下の各活動の具体的な計画案について審議され，承認を得るために BA 運営委員会に提出することに同意しました．
原型炉設計活動では，2017 年の第 2 中間報告書で整理したフェーズ I 延長期間中（2017 年 6 月～ 2020 年 3 月）に取り組むべき作業課題に関する設計作業（冷却水の放射化，炉内機器設計等）において進展したことが報告されました．原型炉 R&D 活動では，本年 7 月から開始された欧州トカマク装置 JETの真空容器内から採取したタイル及びダストの分析に関する最新の成果について報告されました．本成果は実験炉 ITER及び原型炉のトリチウム滞留量予測など安全評価に貢献が期待されます．ITER遠隔実験センター（REC）活動では，2018 年 11 月に実施された欧州トカマク装置 WESTとの遠隔実験の成果を含む最終報告書作成が順調に進んでいることが報告されました．高性能計算機フォローアップ WG からは，日欧実施機関から提供された計算機資源を利用する日欧共同シミュレーションプロジェクトが予定通り実施されていることが報告されました．また，将来に高性能計算機の共同調達を行う場合に備えた検討状況について報告されました．

2019 年 10月 15日～ 16日に量研の六ヶ所核融合研究所において，第 24 回 IFMIF/EVEDA 事業委員会が開催されました．欧州側が委員 3 名（うち TV 会議参加 2 名）と専門家 2 名，日本側は石田議長を含む委員 3 名と専門家4 名，これにカラ事業長及び事業チーム員他 25 名の計 38名が参加しました（図 2 参照）．
今回の事業委員会では，主に IFMIF/EVEDA 事業の進捗状況を 2019 年作業計画に基づき確認するとともに，BA フェーズ I 期限である 2020 年 3 月までの事業計画の見直し，および BA フェーズ II を含む 2020 年の作業計画について審議しました．また，BA 運営委員会に対する技術的な勧告をまとめるとともに，事業計画更新案及び2020 年作業計画案等を運営委員会に提出するとの事業長の提案に同意しました．
事業委員会での主な報告事項は，以下のとおりです．
1） 2019 年 3 月に高周波四重極線形加速器（RFQ）を用いた最初の重陽子ビーム加速に成功した後，加速用高周波電力の増強を図り，7 月 24 日に目標となるエ
ネルギー 5 MeV で電流 125 mA を達成しました．
2） 入射器の連続運転試験を行い，100 keV / 100 mA の重陽子ビームを 7時間にわたって安定に出力することに成功しました．
3）長パルス運転に向け，高エネルギービーム輸送系，大電力ビームダンプ，計測系の整備を進めるとともに，高エネルギー加速器研究機構（KEK）の協力を得て，長パルス重陽子ビーム加速実験の準備を進めました．

図 2 第 24 回 IFMIF/EVEDA 事業委員会の参加者．

（量子科学技術研究開発機構
核融合エネルギー部門）

図 1 第 25 回 IFERC 事業委員会の参加者．

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