The 14th Symposium on Accelerator Science and Technology, Tsukuba, Japan, November 2003

ＰＦ− ＡＲ電磁石電源システムの改造
尾崎俊幸、菅原龍平、大沢康伸、加藤直彦、中村達郎、秋山篤美
高エネルギー加速器研究機構 加速器研究施設〒305-0801 茨城県つくば市大穂１− １

春日俊夫、小林幸則、帯名崇、宮島司
高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所〒305-0801 茨城県つくば市大穂１− １（１）電磁石および電路（1a）絶縁ゴムホース交換ースに接続するカップラー周辺である。今回も同じ場所でリークがあった。このピンホールを完全に修理できた。また、パンチングメタル廃棄により、水漏れの目視点検が容易になった。

偏向電磁石（Ｂｍａｇ）において、９８年１月にＢ３０（1c）インターロック・ケーブル（ＳＥ１３）、９９年１０月には、Ｂ１１（ＮＷ４）のゴムマグネットとトンネル内端子盤の間のインターロッホースが破裂した。この２件から、Ｂｍａｇ５６台全数のク・ケーブルの劣化状況を検査し、約１０％に相当する５ホース交換を実施した。また、４極電磁石（Ｑｍａｇ）で５本を張り替えた。
は、２０００年５月に、ＱＣ５（ＮＥ）のホースが破裂した。これはワイドＱ型と呼んでいるマグネットで、真空チェンバーの分岐管を挿入できるようなスペースがある。つ（２）電磁石電源
まり、中央平面にコイルが存在しないために、ホースは放射線を受け易い。破裂した位置はビームの高さであるから、 （2a）Ｂmag 電源（既設）放射線劣化である。これは８８年製であり、他のＱｍａｇ屋外トランスから電源本体までのＣＶケーブル（400sq.）
より約６年は新しい。したがって構造に起因すると思われが、大変に熱く、しかも既にかなり変色、つまり塩素が抜るので、ワイドＱ（４台）のホースを交換した。また、Ａけて白くなっているが発見された。ケーブルに付いていたＲビーム入射部はビームロスが多いので、この周辺のホーサーモシールは８０度を超えた事が過去にあるを示してスは他の場所より被爆していると考えられる。そこで、Ｑいた。このままの状態では、将来、火災や相間短絡の危険Ｃ１（ＳＥ）〜ＱＣ８（ＳＥ）の８台のホースを交換した。
があるので、より太い 600sq. の 3300V 耐圧ノンハロゲン（1b）ブスバー
難燃性電力ケーブルに交換した。長さは 12〜15ｍで、本数は２４本である。
今回の真空チェンバーの交換作業の際に、天井から下がさらに、Ｂ電源内パッシブフィルター用電解コンデンサっている水冷銅パイプの存在は、作業効率を悪くするのでの交換をおこなった。電解コンデンサは、使用始めてから全数取り外した。これはブスバーシステムを改良できるチ容量が増え、ピークに達した後、それに要した時間の半分ャンスであり、改造を行った。まず第１に、ブスバー地絡あたりからパンクが始まると言われている。過去３回（８の危険性を減らす対策をした。地絡は、過去２回起きてい８年、９２年、９８年）のデータから、３１２個の平均値る。最初は、８５年５月で、朝から突然ビームが回らなくおよび（標準偏差）が、1343μＦ（118μＦ）、1430μＦ（126なった。インターロックのアラームは出なかった。原因のμＦ）、1309μＦ（109μＦ）と変化していて、上記の性質探索の結果、ＱＤ１１マグネットの直上で、ブスバー両側と一致し、電解コンデンサのパンクが起こり始める時期にがパンチングメタルでショートされてしまって、全くマグなったと予想された。また、最小値が平均値から遠ざかるネットが励磁されなくなったためであった。地絡の２回目傾向もあった。構造が、直列６段で並列５２個から出来ては、９５年９月で、やはり朝からビームが回らなくなった。
いるコンデンサ群であるため、１個のコンデンサ破壊が全クランプ電流計で各マグネットの入力・出力電流を測定し数に及ぶ危険もある。因みに Tanδの平均値（標準偏差）た所、Ｂｍａｇ（Ｂ２９）で約１０Ａがリークしている事は、0.046(0.008)、0.038(0.009)、 0.069(0.01)と推移していが判明した。点検すると天井のパンチングメタルに黒い点る。安全を見込み、電解コンデンサを全数交換した。
があり、その上のブスバーの絶縁テープにピンホールが空いていて、アルミの地肌が見えた。そこから地絡電流が流（2b）Ｑ電源（既設）れたと考えられる。今回のＡＲ改造で、ブスバーと接触可
ＱＦ電源、ＱＤ電源、ＱＣ1(N)〜8(N)電源、ＱＲ２〜８
能性のあるパンチングメタルを廃棄した。つぎに、すべて電源、ＱＣ1(S)〜8(S)電源からなっている。最初の２台はの水冷銅パイプを１本１本、水漏れピンホールがないかを同型、後者２３台は同型である。最大出力は１３４０Ａで検査し、１４カ所のピンホールを銀ロウで修理した。今まある。
での経験上、水漏れは、ほとんどが電流端子板からゴムホ

The 14th Symposium on Accelerator Science and Technology, Tsukuba, Japan, November 2003て、ロケーション（アドレス）が定められている。他方、
まず、２３台のＱ電源のインターロック基板の交換をお主電源（Ｂ，Ｑ，ＳＸ）に関しては、電源本体を改造するこなった。ＡＲ改造前の運転で、偽の故障ステイタスを出事なく、アークネットで制御できるように、主電源制御モす事が多くなった。さらに、保守点検でも、リレー交換や基板の銀箔やスルーホールの修理を要するようになった。 ジュール（３３台（２台はＲＦ用））を製作した。クライストロンも特殊な電源と解釈し、この主電源制御モジュー
したがって最悪、停止機能が働かない可能性がでてきたのルでＲＦパターンを制御する。
で、インターロック基板を製作し交換作業を実施した。さ
各電源は、電源制御ボードを持つ。このボードが、上位らに、インターロックを見直した。のＶＭＥモジュールとパケット通信する。通信には、ＡＲ
また、今回、電流値の較正を行った。Ｑ電源のＤＣＣＴ
ＣＮＥＴによるトークンパッシング方式ＬＡＮを用いる。
を点検した所、多くが、約 0.5%下がっていた。最大はＱＣ
トランシーバーＩＣはパルストランスで回線と絶縁して３(S)電源の-0.691%、最小はＱＣ７(S)電源の-0.042% であいる。このボードはＣＰＵ（ＡＭ１８６ＥＭ− ２０ＭＨｚ）った。ＱＣ１(N)電源のみは+0.416% で、プラス側にあっを持っている。したがって、例えば、目標値と時間を与えた。ＤＣＣＴ製作から２０年経過しているので、経年変化と考えられる。ＤＣＣＴのバーデン抵抗の抵抗値を調整し、 れば、このＣＰＵは計算しながら、電源に指令値を出す。
このような自走機能などの種々のインテリジェントな動全電源の電流を合わせた。
作もする。
（2c）Ｑ電源（新規）
主電源（Ｂ，Ｑ，ＳＸ）では、外部の主電源制御モジュールが電源制御ボードを内蔵しロケーションを持つてい予備のＱ電源を、ＮＷ部のＱＤ電磁石２台用の電源としる。この電源制御ボードの出力信号はＴＴＬの High やて使うことにした。また、ＱＲ５ＮＷ電磁石用電源とＱＲ
Low で、電源が受け取るのはＲＳ４２２規格やリレー接点８ＮＷ電磁石用電源を新規製作した。この電源は、定格１信号であるから、信号を変換する回路が主電源制御モジュ
３４０Ａ、２０Ｖであり、サイリスター＆トランジスタでールにある。
構成される電源である。冷却は空冷とした。
主電源が受け取る信号の内で、電流設定は、１６ビットのパラレルな信号で、出力は、正論理で、１００μＳ間デ（2d）ＳＴ電源ータが有効になる。それ以外の時間は High Impedance であＫＥＫＢで開発した補正２極用電源の内の±１０Ａ，±る。ストローブパルスは、幅５μＳの正パルスで、１６ビ５０Ｖのスイッチング電源をモデルにした。これは、スイットの データの出力後、１０μＳ経過して出される。電ッチング周波数が 100kHz で、薄型の電源である。重量は源の操作（On, Off, Reset）は、0.3 秒間、接点を閉にする信約１０ｋｇである。ＫＥＫＢの仕様ほどの安定度を必要と号である。電源のステイタスやインタ− ロック情報は、電しないので、500ppm 以内にした。ＫＥＫＢで試行錯誤し源側の接点信号を読み込みでモニターできる。
た事柄、例えばアースの位置などを整理し、新規の基板に実際の運転では、電源制御ボード内蔵の２５６ｋバイト反映した。のＲＡＭ（Ａｒｅｇ）にパターンを書き込み、スタートのこの電源の盤面には、交流の on/off スイッチ以外の操作トリガーを受信後に、ボード内蔵のクロックで、データが機能は無い。つまり、アークネット通信でしか on/off/reset進み、出力する。個々のクロック（水晶振動子など）の進の操作や電流設定ができない。遠隔操作運転のみを想定しみの早さのバラツキの相違を減らすために、使用する部品ている。ただし、on 状態などのステイタスは、盤面ＬＥＤは同じロッドで製作した。水晶の温度係数は、ＫＥＫＢ用でも見る事はできる。部品の経年変化による電流の変化を、 ボードの水晶では、１００ｐｐｍ／度以内であるが、５０ＤＡＣのオフセットやゲインのデジタルデータによる補ｐｐｍ／度以内の水晶にした。さらに主電源制御モジュー
正で修正する事ができる。その他にも、例えば、空冷ファルを、室温が一定である副制御室に設置した。
ンの交換をワンタッチでできるなど、今までの経験に基づモジュールから任意の５台を選び、ＡＲの加速パターン
き、種々の保守を考慮してある。
（約２０秒）を入れて、スタートのトリガーを入れて、自ＳＴＨマグネット用に１０台、ＳＴＶマグネット用に７走させてストップした時刻の差を較べあう試験をしてみ９台、バックレグ用に５６台を使用する。この内で、バッたが、0.2 mSec. 以内に納まった。再現性もこれ以内であクレグ用の電源は、Ｂ電源がトリップした場合、Ｂコイルった。これは充分に同期がとれていると言える。
（１次側）からの誘起電圧が２次側のバックレグコイルに主電源の電流設定は、既設のＤｓｕｂ付ケーブルを再利生じる。実際に計測して、6.5ＧｅＶ運転時に トリップし用し、操作信号やステイタスやインターロック情報のケーた時には、３６Ｖほど発生した。その時は、電源自身の電ブルは、新規に各電源と副制御室間に敷設した。途中にＴ圧との和が、規定電圧を超えた時に、電源自身を保護するＢ盤を入れて、トラブルの際の検査を容易にするようにし機能が働く。
た。また、アークネット通信ケーブルは、カテゴリー５対応のケーブルで、ケーブル長を２６ｃｍとして、ＲＪ４５コネクターにケーブルの重みがかからないようにした。こ（３）制御のコクネタは、同社製品のペアーにしてマッチングを良くした。ターミネイターは１１０Ωとした。通信のノード数（3a）アークネット制御
は、ＶＭＥモジュールを含めて９とした。
今回、電源のＣＡＭＡＣ制御を廃棄し、アーネット制御とした。新規製作のＳＴ電源は、ＫＥＫＢ仕様のアークネット制御である。ＳＴ電源は電源制御ボードを内蔵していThe 14th Symposium on Accelerator Science and Technology, Tsukuba, Japan, November 2003

（3b）電源の電流モニター
電源の電流値を監視するための新たな電流モニターシステムを立ち上げた。西棟副制御室にデジボル１台、東棟副制御室にデジボル１台、東電源室のステアリング電源のラックにデジボルが３台ある。これらをＧＰＩＢで制御し、各電源の電流を監視する。

（４）総合運転（4a）主電源の電流の追従速度測定ＡＲ建設時の性能検査（８３年６月）以来、実電流の電流指令に対する遅れを検査していないので調べた。遅れ効果を無視できると思われる時間、つまり５０ｍＳ以内にある事を、全数確認した。この検査で、ＱＤ電源の制御基板の電解コンデンサがパンクしていて、上記の規定外にあったので修理した。

（4b）コミッショニング運転
２００２年１月に、コミッショニング運転をおこなった。
電源制御系が新しくなり、マシンパラメーターの設定や加速パターンの変更がスピーデイに実行できるようになった。
ビーム加速では、アルミ真空チェンバーを銅チェンバーに変えた事による影響、つまり渦電流の効果が大きいので、2.5ＧｅＶから 6.5ＧｅＶへの加速時間を、ＡＲ改造前は２０秒であったが、改造後は６０秒で行っている。加速時に、各電源は３０ｍＳ間隔で電流データを更新している。
コミッショミング運転以降、改造部には、全く問題点は無い。しかし、今回は改造が出来なかった古い電源でのトラブルがあった。残された問題である。

参考文献（１）Kuninori ENDO : MAGNET AND POWER SUPPLYSYSTEMS FOR TRISTAN ACCUMULATOR RING:KEK Internal 82-19 TRISTAN(A)（２）アークネット資料：http://www. smsc.jp/arcnet/