■動向
次世代放射光施設プロジェクトの進捗状況
内海渉（国立研究開発法人

量子科学技術研究開発機構

次世代放射光施設整備開発センター）

2018年春に敷地造成が開始された「官民地域パートナー

り，線型加速器を収めるライナックトンネル，クライスト

シップ」による次世代放射光施設の整備は， 2023 年度末

ロンギャラリー，及び各種機械室等を備える。蓄積リングの完成に向けて，現在折り返しを過ぎた段階にある。

棟は，直径約170 m のドーナツ状の建物であり，蓄積リン国（国立研究開発法人

量子科学技術研究開発機構（量研）が主体機関）とパートナー機関（一般財団法人

グを収めるリングトンネル，ビームライン機器等を設置す光科る実験ホール，及び各種機械室等を備えている。また，基学イノベーションセンター（PhoSIC）を代表機関とする，本建屋は，実験ホールの大空間を確保するために，リング宮城県，仙台市，東北大学，東北経済連合会）がそれぞれトンネルを建屋構造の一部として V 字柱を建てるほか，の所掌分担に従って整備を進めており，基本建屋の大部分長期にわたって極力変位を小さくし，かつ周辺の振動の伝が完成し， 2022 年から加速器機器の搬入設置作業が開達を防ぐために，床面にエクスパンションジョイントを備始される。また初期整備ビームライン（国 3 本，パートえる等の特徴を有している。

ナー 7 本）についても，構成機器の製作が順次進められている。

2021 年 11 月において，特別高圧電力の受電，建屋本体の壁屋根の構築，及びライナックトンネル，リングトン

本稿では，敷地造成及び基本建屋，加速器，ビームライネル，実験ホール等の主要構造物の構築が終了し，空調

ン，放射線安全のそれぞれについての進捗状況を簡単に報

冷却水の配管，電気配線，クレーンの取付等附帯設備の設告する。

置工事が鋭意進められている。

1. 敷地造成及び基本建屋建設

2. 加速器

次世代放射光施設が建設される立地場所は，東北大学の次世代放射光施設における加速器の設計製作は国の所青葉山新キャンパス内である。青葉山新キャンパス（総面掌分担であり，理研 JASRI からの手厚い協力支援を

積 81 ha ）は，既存の青葉山キャンパスの南側に隣接する

受け なが ら， 量研が これ を担っ ている 。本 加速器 は，旧青葉山県有地（ゴルフ場）を新たに東北大学のキャンパSACLA / SPring-8 加 速 器 技 術 を 基 盤 に し て 設 計 さ れ たスとして整地したものであり， 2017 年 4 月のオープン以MBA (Multi-Bend Achromat）高輝度リングラティスを用降，青葉山コモンズ，農学系総合研究棟など，次々と新しい，安定な高輝度放射光をオンスケジュールでユーザーにい施設建物が竣工している。放射光施設のための敷地面提供することを目標としている。周長349 m の蓄積リング積は東西 370 m ×南北 250 m の約 9 ha である。新キャンは16セルから成り，蓄積電子エネルギーは2.998 GeV，最パス内には，サイエンスパークエリアが確保されており，大蓄積電流は400 mA である。電子ビームの水平エミッタ

放射光利用を伴った「リサーチコンプレックス」の重要拠

ンスは SPring-8 の 1 / 3 程度に相当する 1.14 nm rad で，点となることが期待されている。

これに応じて X 線の空間コヒーレンスや集光性能等の向敷地造成及び基本建屋建設は PhoSIC が施主となって行上が見込まれる。各セルにアンジュレータおよびウィグ

われ，それぞれ 2019 年 3 月， 2020 年 3 月から工事が開始

ラーを配置出来る長直線部（5.4 m）と短直線部（1.6 m）された。基本建屋建設位置の地表は標高178.5 m であり，を有し，長直線部に設置するアンジュレータからは，軟事前の地質調査の結果，標高165 m 付近までが第四紀の青X 線領域において1021 photons/sec/mm2/mrad2/0.1b.w.

葉山層，これ以深が第三紀の仙台層であることがわかって以上の輝度の放射光発生を目指す。入射器は，将来の軟いる。地盤面から 10 m 程度下方には施設を支持する強固X 線 FEL への拡張性を備えた 3 GeV フルエネルギー線型な層がほぼ平行に積層しているものの，これ以浅は粘性土加速器となっている。各装置開発においては，利用運転にとなっていることから，地盤として不適当な表土約 5 m

おける信頼性安定性を極力考慮した設計を行った。

を除去後，支持力が得られる深度まで「地盤改良」が施され，支持力を確保している。

2019 年度から開始された加速器機器製作は概ね順調に推移しており，蓄積リング用加速空胴など機器の動作確認

基本建屋は，地上 2 階地下 1 階建ての延床面積約試験を SPring-8 サイトで進めている。 2021年12月から基25,300 m2 ，高さ約 9.5 m の規模で，ライナック棟と蓄積本建屋における測量，樹脂床施工， 19 インチラック搬入リング棟から構成される。ライナック棟は，長さ約 150設置等を開始， 2022 年から加速器機器の搬入設置アラm ，幅約 40 m の東西方向を長軸とする矩形の建物であイメントが本格化し，線型加速器棟では 40 本の C バンド

放射光 Jan. 2022 Vol.35 No.1 ●39(C) 2022 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research加速管，蓄積リング棟では 16 セル分の電磁石架台，真空アンジュレータを挿入光源として用い，主要な測定手法と容器の設置等を約 1 年かけて順次進める。 2023 年 4 月かして軟 X 線発光分光（RIXS）の整備を計画しており，Liらは線型加速器， 2023 年 7 月からは蓄積リングの運転をから 3d 遷移金属などについてオペランド電子状態解析を開始予定で，2024年度から利用運転開始を目指している。

可能とする。 BL08U は APPLE-II 型アンジュレータを挿加速器機器の製作に当たっては，コンパクトで高性能な入光源として用いる雰囲気軟 X 線光電子分光（ AP-XPS ）電子銃の開発に成功した他，リング加速空胴，小磁石ボアのビームラインで，任意雰囲気下での化学反応のリアルタ径に対応した小口径薄肉真空チェンバ，リング入射部におイム観測などが可能となる。また， BL14U はツインヘリ

けるツインキッカー磁石など，数多くの R&D を並行してカルアンジュレーターを挿入光源として用いることで，円偏光の高速ヘリシティ反転を可能とし，軟 X 線顕微鏡に行っている。
次世代放射光加速器の詳細については，西森らによる論

よる軽元素や遷移金属の元素分布，磁性やダイナミクスを

文1)及び「3 GeV 次世代放射光施設加速器デザインレポー含む高空間分解可視化などの研究が実施できる。残る 4ト」2)を参照されたい。

本はテンダー X 線の利用も含む硬 X 線 BL であり，そのラインナップは，次世代光源の特長を最大限に生かした

3. ビームライン

X 線コヒーレントイメージング（ BL10U ），テンダー X

次世代放射光施設では，最大 28 本のビームラインが設線 領 域 で の XAFS / SAXS を 対 象 と し た 局 所 構 造 解 析

置可能で，そのうち第 1 期整備ビームラインとして，国（BL08W），白色 X 線を利用した高速 X 線トモグラフィをが 3 本のビームラインを，パートナー機関が 7 本のビー行う階層構造（BL09W），オペランドでの光電子分光を見ムラインを，それぞれ整備することになっている。量研と据えた X 線オペランド分光（ BL09U）となっている。こPhoSIC では，「次世代放射光施設ビームライン検討委員のうち，ウィグラーを光源とする BL08W では，水平方向会」（委員長有馬孝尚東京大学教授）を共同で設置し，に幅広いビーム形状を有する X 線ビームの一部に結晶分

同委員会において第 1 期整備ビームラインのラインアッ光器を挿入し，その回折 X 線を利用したブランチ BL のプを決定している3)。

建設を計画している。メイン BL には先端計測ステーショ

国（量研）が整備を担当している 3 本のビームラインンを，ブランチ BL には DX による自動計測ステーション

は，課題公募成果公開を原則とする共用ビームラインでを整備し，利用機会の向上を図ることを目指している。

ある。量研では，上記「次世代放射光施設ビームライン検いずれのビームラインも， 2021 年 11 月末現在，挿入光討委員会」及び「次世代放射光施設利用研究検討委員会」

源，フロントエンド，遮蔽ハッチ，回折格子分光器などが（委員長雨宮慶幸 高輝度光科学研究センター理事長）に製作段階にあり， 2022 年には，利用実験により密接に関おける検討に基づき4)，軟 X 線超高分解能共鳴非弾性散乱

係するエンドステーション機器の詳細設計製作が始まる（ BL02U），軟 X 線ナノ光電子分光（ BL06U ），軟 X 線ナとともに，フロントエンド機器の一部の設置を皮切りに，ノ吸収分光（ BL13U ）の 3 本の共用ビームラインの整備

遮蔽ハッチの建設，挿入光源の搬入など，基本建屋内でのを進めている。 BL02U は，回折格子によって鉛直方向に作業が開始される。

分光された分散光を試料に照射し，RIXS 分光器で水平方向に分光する二次元 RIXS を採用することにより，超高分

4. 放射線安全解能と高効率の両立を図り，エネルギー分解能 100,000

次世代放射光施設では，「ユーザーが放射線業務従事者（ 1000 eV 以下）を目指す。 BL06U では， 50 1000 eV のでなくても可能な限り放射光実験に参加できること」を基

エネルギー範囲で水平垂直および左右円偏光の真空紫外本方針として，加速器や放射光ビームラインから実験ホー光軟 X 線を供給し，光学系には平行化光平面回折格子ルへの漏洩線量を抑え，実験ホールを非管理区域にするこ分光器を採用して，ナノ集光ビームを用いたスピン分解角とを目指している。遮蔽設計，線量評価，放射線モニタリ

度分解光電子分光（ ARPES）を実現することを計画してングシステムの設計など放射線安全に係る整備については

い る 。 ま た ， BL13U で は ， 分 割 型 APPLE-II ア ン ジ ュ

量研が主体となり，「次世代放射光施設放射線安全性検討

レータ光源によって実現される高エネルギー領域での偏光委員会」（委員長渡部浩司

制御性を生かすため，広いエネルギースペクトルに対応しラジオアイソトープセンター長）での審議を通じて学識経た光学系が設計されている。

験 者 及び 専門 家 から の 意見 を 頂く とと も に， JASRI や一方，PhoSIC を代表機関とする地域パートナーが整備

東北大学サイクロトロン

KEK などからの協力も得ながら，これを進めている。

を担っている 7 本のビームラインは，コアリションビー

国内の他の放射光施設あるいは加速器施設と同様，次世ムラインと呼ばれ，コアリションメンバーはビームライン

代放射光施設も運転開始前に「放射性同位元素等の規制に横断的な研究が実施できるという特色がある。コアリショ関する法律（RI 規制法）」に基づく放射線発生装置の使用

ンビームラインのうち 3 本（ BL07U, BL08U, BL14U ）許可を得る必要がある。従って放射線安全に係る諸々の検が軟 X 線ビームラインである。BL07U では APPLE-II 型

討設計製作を経た上で，使用許可申請を行い，これに40 ● 放射光 Jan. 2022 Vol.35 No.1

放射光ニュース ■ 動向

伴う施設検査に合格しなければならない。国内外の放射光世界最高水準の研究開発拠点の形成を目的として，「国際施設の放射線管理のあり方を比較すると，最大の相違点は放射光イノベーションスマート研究センター（SRIS）」

ユーザーが放射線業務従事者の登録を必要とするか否かに（村松淳司センター長）を設置している。

ある。海外の，特に 2000 年代以降に新設された放射光施

次世代放射光に関しては，量研， PhoSIC ，東北大学等設の多くでは，実験ホールは放射線管理区域から除外されによって種々のシンポジウム等が開催されており，また，ており，ビームラインハッチ内部もシャッターが閉じてい加速器や個々のビームラインについて，それぞれの担当者れば管理区域と見なさない（シャッター開では管理区域扱による様々な学会や研究会の場での発表も精力的に行われい）。これに対して国内の既存放射光施設では承知の通ている。時々刻々と変化する整備進捗の最新情報についてり，シャッターの開閉の状態にかかわらず，実験ホールはは ， 量 研 次 世 代 放 射 光 施 設 整 備 開 発 セ ン タ ー 5) ，ビームラインハッチ内を含めて管理区域になっている。次PhoSIC6) ，東北大学国際放射光イノベーションスマー

世代放射光施設ではユーザーの利便性向上と産業利用を含ト研究センター7)のホームページをチェック頂ければ幸い

む利用分野の拡大を図るため，「放射線業務従事者でなくである。とも可能な限り放射光実験に参加できること，かつこれを参考文献達成するためにビームライン利用に生じる支障を最小限にする」ことを目標としている。

1)

RI 規制法関連業務を所掌する行政機関事務局である原子力規制庁とはこれまでに種々の協議を行ってきたが，

2)

2021 年 11 月からは，放射線発生装置使用許可申請書のドラフト版をもとにした本格的なヒアリングが開始されている。

3)

5. 終わりに量研は， 2021 年 7 月に新しい研究拠点として仙台拠点4)を設置し，それに合わせて本プロジェクト推進の中核組織である「量子ビーム科学部門次世代放射光施設整備開発センター」の本拠を東北大学青葉山キャンパス内に移し，

5)

現地での活動を本格化させている（オフィスは東北大学工学 研 究 科 総 合 研 究 棟 9 階 ）。 ま た ， PhoSIC の オ フ ィ ス
は，同じく青葉山キャンパス内のレジリエント社会構築イ
ノベーションセンター棟 5 階にある。さらに東北大学においては， 2019 年 10 月に，次世代放射光施設を活用し，

6)7)

3 GeV 次世代放射光施設計画の加速器システム，西森信行，渡部貴宏，田中 均放射光 33, 196 (2020).
3 GeV 次世代放射光施設加速器デザインレポート
https: // www.qst.go.jp / uploaded / attachment / 18606.pdf （和文版）
https: // www.qst.go.jp / uploaded / attachment / 18596.pdf （英文版）
次世代放射光施設ビームライン検討委員会報告書（1）―第 1 期整備ビームラインラインアップ―
https://www.3gev.qst.go.jp/ˆles/BL_report.pdf
次世代放射光施設利用研究検討委員会報告書
国が設置する 3 本のビームラインを利用した最先端研究について
https://www.qst.go.jp/uploaded/attachment/16914.pdf
量子科学技術研究開発機構次世代放射光施設整備開発セン
ターホームページ
https://www.qst.go.jp/site/3gev/
一般財団法人光科学イノベーションセンターホームページ
https://www.phosic.or.jp/
東北大学国際放射光イノベーションスマート研究センター
ホームページ
http://www.sris.tohoku.ac.jp/

学術的挑戦性と産業的革新性の融合が誘発する産学共創の放射光 Jan. 2022 Vol.35 No.1 ●41