Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

VIBRATION MEASUREMENTS IN THE KEKB TUNNEL
M.Masuzawa, Y.Ohsawa, R.Sugahara, H.Yamaoka
High Energy Accelerator Research Organization
Oho 1-1, Tsukuba, 305-0801
Abstract
The vibration of the KEKB tunnel floor near the interaction point (IP) was measured. A clear on/off effect due to theair conditioning in the electronics hut near the IP was seen. The vibration of the magnet support table, and that of themagnets near the IP, were also measured. These measurement results are presented here.

KEKBト ン ネ ル に お け る 振 動 測 定
１．はじめにKEKのある茨城県つくば市は関東平野の洪積層地盤に位置し、加速器施設としては比較的地盤振動レベルが高い場所にある。KEKB トンネル床レベルは地下11mにあり、トンネル周囲の地質は砂質、砂礫土と粘性土を伴った複雑な互層地盤構造となっている[1]. 。実験ホール床は地下20m に位置するが、床コンクリート下面は礫質土地層に達する長さ20m、直径1.2~1.4mの杭で支えられている。今回このKEKB
トンネルにおける振動測定をビーム運転停止期間中に行ったので結果を報告する。

ンネル概要を示す。トンネルはコンクリートの熱膨張・収縮を吸収する為のexpansion jointで分割されている。今回 の測定は衝 突点近傍、 つまり図中 のTsukuba及び 一つexpansion joint を 越えた TR0セ クションで行った。センサーの方向は水平方向をX、Y（Xはビームと直角、Yはビーム方向）、垂直方向をVと定義した。

２．測定
2.1 測定機器
振動測定には加速度センサ−を使用した。加速度センサーからの信号は増幅されたのちデータロガーに送られる。機器類の仕様を以下の表にまとめる。
表１：測定機器使用
加速度センサー／MG-102S （株）特許機器
最大入力
2G
感度
0.5102 V・s2/m
DC分解能
10-6 m/s2
周波数範囲
DC~400 Hz
Cross talk
1/1000
重量160 g増幅器／OSP-06 （株）特許機器
測定周波数範囲
0.1~400Hz
データロガー／DS-2000 （株）小野測器
A/D変換
24 bit2.2 測定場所
今回の振動測定では６センサーを３台ずつ二組に分け二カ所の振動を同時に測定した。一組のセンサ一を例えばマグネット架台の上に置き、もう一組を近くの床上に置く、という方式をとった。図１にト

図１: KEKBトンネル概要

３．データ解析3.1 四極マグネット上の振動
TR0セクションにある四極マグネットQB4RP及びQA2RPの振動測定を行った。QB4RP/QA2RP はそれ
ぞれボア径166mm/110mm、積層長500mm/400mmで、重量は約2/1.5トンである。トンネル床に600mmの段差がある為マグネット支持架台の高さがその分互いに異なっている。加速度センサーはマグネット基準面上に設置 した。床か らセンサー までの高さ はQB4RPで約1.9m 、QA2RP で約1.3mである。データ471

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収集はサンプリング周波数512Hz、収録時間１分で行った。図２にQB4RPのパワースペクトルを示す。
十数ヘルツに振動ピークがある。このピークはX、Y、V方向全てに現れ、振幅は水平方向については数分の一ミクロン程度である（図３）。このピークはQA2RP にもあるがQB4RPに比べると小さい。これはQA2RPマグネット支持架台の方が低い（床からの距離が短い）という事が一因であると思われる。

同時に測定した床振動振幅を図４に示す。床振動にも十数ヘルツ近辺にピークがあることがわかる。

図４：QA2RP付近床での振動振幅。
3. 2
図２：QB4RPでのPower Spectrum Density (P.S.D.)。

図３：Integrated amplitude、QB4RPとQA2RPの比較。

Belleエレキハット空調オンオフの影響

次に衝突点付近の測定結果を示す。より精度を上げる為に収録時間３分で行った。測定場所は衝突点マグネット、その近傍の床、移動架台[2]. 等であるが今回は床と衝突点マグネットの振動について述べる。
測定では衝突点付近の真空機器空冷用のブロアーオ
ンオフ、Belle[3]. エレキハットの空調オンオフを行いそれらの影響も調べた。測定場所、条件をまとめて表２に示す。前セクション同様センサー一組は常に近傍の床に設置した。図５に床上振動の時間系列信号を示す。エレキハット空調の影響がX、Y、V方向全てに見える。床振動振幅のr.m.s. を図６にまとめる。

図５：衝突点R側（リング内側から見て右側）床の振動。左／右側は空調オン／オフに対応。それぞれ上からX、Y、V方向の振動の９秒間の時間変化。

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動の源については測定個所を増やして更に調査を進める。また、長期データをとり振動の時間依存性についても調べる予定である。

図６：床振動振幅r.m.s.（gal）。上：R側／下：L側。
表２：測定条件まとめcase #1,2

場所
移動架台L側真空ブロアー
オン、オフ

空調オン

3,4

テクノ架台L側

オフ、オンオン

5,67,8

QC1LE
QCSL

オン、オフ
オフ、オン

オン
オン

オン、オフオン

9,10

QCS支持架台L側

11,12,13

QCSR

14,15
16,17

QC1RE
QCS支持架台R側

オフ、オン
オン、オフ

オフ
オフ

18,19

移動架台R側

オフ、オン

オフ

20,21

テクノ架台R側

オン、オフ

オフ

22,23

QC1RE

オン

オン

24

QCS支持架台R側

オン

オン

25
26

移動架台R側
テクノ架台L側

オン
オン

オン
オン

オン、オン、オフ オフ

27

QCSL

オン

オフ

28,29

QC1LEオン

オフ

30

QCS支持架台L側

オン

オフ

31

移動架台L側オン

オフ

32

テクノ架台L側

オン

オフ

図７には最も振幅が大きく、また空調のオンオフの影響も大きかったX方向の振動について各周波数帯での振動振幅をプロットした。

4．まとめ
KEKBトンネル衝突点近傍で床及びマグネット、マグネット支持架台の振動測定を行った。Belleエレ
図７：上より、100Hz以上、10Hz以上、1Hz以上の振
キハットの空調の影響がR側の床振動に現れた。L側への影響はあまりはっきりしない。但し、床振動振動振幅。横軸は表２にある測定条件番号（Case#）。
幅は数十ナノメータのオーダーなのでKEKBの運転に支障を来す程ではない。マグネットの振動につい
参考文献ては、10Hz以上の振動成分はQCS よりもQC1L/R の“KEKお よ び Spring-8に お け る方が大きい。1Hzまでの遅い成分を入れるとQCSL/R、 [1] R.Sugahara, et al.,
常 時 微 動 測 定 ”, KEK Report 2003-12,
QC1L/Rのどれにも振幅数百ナノメータの振動が現[2] KEKB B-Factory Design Report, KEK Report 95-7れる。しかし、これも衝突点での水平方向のビーム[3] /http://belle.kek.jp/
サイズ100µm に比べると十分小さいので運転の障害にはならないと思われる。各場所で特徴的に出る振473