Proceedings of the 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 5-7, 2015, Tsuruga, Japan

PASJ2015 FSP011

理研 AVF サイクロトロン運転の状況報告
STATUS REPORT OF THE OPERATION OF THE RIKEN AVF CYCLOTRON
仲村 武志#, A), 石川 盛 A), 小林 清志 A) , 小山 亮 A) , 柴田 順翔 A) , 月居 憲俊 A) , 西田 稔 A) , 西村 誠 A) ,濱仲 誠 A) , 福沢 聖児 A) , 矢冨 一慎 A) , 須田 健嗣 B) , 内山 暁仁 B) , 大関 和貴 B) , 奥野 広樹 B) ,影山 正 B) , 加瀬 昌之 B) , 上垣外 修一 B) , 熊谷 桂子 B) , 込山 美咲 B) , 坂本 成彦 B) , 中川 孝秀 B) ,長瀬 誠 B) , 長友 傑 B) , 福西 暢尚 B) , 藤巻 正樹 B) , 真家 武士 B) , 山田 一成 B) , 渡邉 環 B) , 渡邉 裕 B) ,山家 捷一 C) , 大城 幸光 C) , 小高 康照 C)
Takeshi Nakamura#, A), Shigeru IshikawaA), Kiyoshi KobayashiA), Ryo KoyamaA), Junsho ShibataA),
Noritoshi TsukioriA), Minoru NishidaA), Makoto NishimuraA), Makoto HamanakaA), Seiji FukuzawaA),
Kazuyoshi YadomiA), Kenji SudaB), Akito UchiyamaB), Kazutaka OzekiB), Hiroki OkunoB), Tadashi KageyamaB),
Masayuki Kase B), Osamu KamigaitoB), Keiko KumagaiB), Misaki KomiyamaB), Naruhiko SakamotoB),
Takahide NakagawaB), Makoto NagaseB), Takashi NagatomoB),Nobuhisa FukunishiB), Masaki FujimakiB),
Takeshi MaieB), Kazunari YamadaB), Tamaki WatanabeB), Yutaka WatanabeB), Shoichi YamakaC), Yukimitsu OhshiroC),
Yasuteru KotakaC)A)
B)
SHI Accelerator Service Ltd., Nishina Center, RIKEN, C) Center for Nuclear Study, the University of Tokyo

Abstract
The operation of the RIKEN AVF cyclotron was started in 1989. Since then, it has been operated not only as aninjector for the RIKEN ring cyclotron but also as an independent supplier of various ion beams. In this report, wedescribe both the operational status and the improvement work for increasing accelerating ability of the AVF cyclotron
performed in this past year (August 2014-July 2015).

1.

はじめに間で円滑に実施できるように運営されている。
ここでは 2014 年 8 月から 2015 年 7 月までの AVF運転状況を報告する。

理 研 AVF サ イ ク ロ ト ロ ン (AVF) は 、 K 値 が70 MeV であり、理研リングサイクロトロン(RRC)
加速実績の入射器として 1989 年に導入されて以来、26 年間 2.
稼働し続けている。1991 年からは単独の加速器としAVF で加速された核種の質量数と核子当たりのエて低エネルギーの重イオンビームも供給している。 ネルギーとの関係を Figure 1 に示す。図中にはこれ以下、前者を「RRC 入射モード」後者を「AVF 単 までに加速実績がある全てのビームをプロットした。
独モード」と呼ぶ。
RRC 入射モードでは、AVF で水素（H2+ ）から87
Rb までを E=3.78～7 MeV/u に加速し、RRC でさらに 65～135 MeV/u まで加速し各実験コースへ供給して い る 。 2009 年 か ら RI ビ ー ム フ ァ ク ト リ ー(RIBF[1][2])での軽イオン加速が開始されたことにより、AVF は RIBF への入射器としての役割も果たしている。AVF から取り出した偏極重陽子、14N、18O等の粒子を、RRC、および超伝導リングサイクロトロン（SRC）で加速している。
AVF 単独モードでは、陽子（A/Q=1）から 42Ca（ A/Q=3.5） ま で の 多様な 核 種 のイオ ン を エネル
ギー E=3.41～12.5 MeV/u (陽子は 14MeV) まで加速し各実験コースへ供給している。
ま た 、 ３ 台 の 外 部 入 射 イ オ ン 源 （ Hyper-ECR,SCECR, PIS）があるが、それぞれ金属イオン、ガス、偏極重陽子と、加速する粒子によって使い分けている。マシンタイムのスケジュールを、開発や準備期間を考慮して組むことにより、ビーム切換えを短時___________________________________________# nta-ke@riken.jp

Figure 1: Energy-Mass map of AVF.

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2014 年 8 月から 2015 年 7 月までに加速したもの
は赤色と青色の○でプロットした。赤が AVF 単独モード、青が RRC 入射モードである。今回初めて加速した粒子は●でプロットし、粒子のリスト内に太字で表記した。
対象期間中に RRC 入射モードでは 7 種類のビームを加速した。それらは質量数が 2 から 84、核子当たりのエネルギーが 3.97 から 7 MeV/u の範囲に分布している。初めて加速したビームは 1 種類で 40Ar11+ ,3.78 MeV/u であった。
AVF 単独モードでは 10 種類のビームを加速し、それらは質量数が 1 から 18、核子当たりのエネルギーが 5.0 から 12.5 MeV/u の範囲に分布している。
初 め て 加 速 し た ビ ー ム は 2 種 類 で 4He2+ の7.5 MeV/u と 10.0 MeV/u であった。

3.

えてきている。
2 つめは AVF から取り出された後、垂直方向に曲げられ再度水平方向に曲げられる E7A コースである。
このコースは東京大学原子核科学研究センター(CNS)が管理し、CRIB[3] を用いて原子核実験が行われている。
３つめは E7A と同じ水平面にある E7B コースで、主に学生実験や産業連携に利用される。

運転時間

AVF の運転時間を、調整時間、供給時間、および調整・供給中に発生した故障への対応時間に分け、供給時間に関しては実験コースごとに報告する。まず、それぞれの加速モードとビームコースについて説明する。

Figure 3: Beam service time of AVF-RRC/AVF-RRCSRC.

Figure 4: Beam service time of AVF stand-alone.
Figure 3 に RRC 入射モードの運転時間、Figure 4に AVF 単独モードの運転時間を示す。図中の調整時間は、加速器の準備開始時刻からターゲット上のスポットの調整完了時刻までの時間を積算したものである。また「C03、E7A、E7B、RRC、RIBF」は各コースのユーザーにビームを供給した時間で、スポット調整完了時刻から実験終了時刻までの積算でFigure 2: Overall view of AVF cyclotron with ion sourcesある。データ期間は 2006 年 8 月から 2015 年 7 月末
and BT lines.
までとし、1 年毎の統計を示した。すなわち、両図
RRC 入射モードの場合、AVF から取り出された の横軸は、その前年の 8 月からその年の 7 月までのビームは C21 コースに曲げられ RRC へ送られる。 期間を表している[4]。
2015 年の RRC 入射モードでの AVF 調整時間（青RRC で加速し取り出されたビームは各実験室へ供給
もしくは SRC で加速され RIBF の実験に用いられる。 色）は 642 時間、故障対応時間（水色）は 79 時間
AVF 単独モードの場合は取り出されたビームは で、各実験コースおよび RIBF への供給時間は各々Figure 2 で示す通り、次の３つのコースに送られる。 270 時間（橙色）、124 時間（灰色）であった。合１つめはビーム取り出しから直進したところにある 計の運転時間は 1036 時間で、前年の 1426 時間から
C03 コースで RI 製造の為に増設されたものである。 27% 減 少 し た 。 こ れ は AVF 以 外 の 加 速 器
供給するビームは以前では 14 MeV の陽子が主で （RILAC[5][6], RILAC2[7]）を入射器とした RRC 運転あったが、最近では 12 MeV/u の重陽子の供給が増 と RIBF への供給が増加した為である。

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2015 年における AVF 単独モードでの AVF 調整時
間（青色）は 478 時間、故障対応時間（水色）は 26時間で、C03、E7A、および E7B への供給時間は各々408 時間（赤色）、261 時間（緑色）、22 時間（紫色）であった。3 つのコースの中では C03 が最も利用時間が多かった。合計の運転時間は 1169 時間で、前年の 2423 時間と比べ 52%減少した。尚、故障により中止または延期となったユーザーサービ
スはなかった。

4.

故障・不具合故障・不具合は、調整あるいは供給中のいずれかに起こった事を対象とした。故障・不具合の割合はRRC 入射モードで 7.6%、AVF 単独モードで 2.1%、両者を合計した場合の割合は 4.7%であった。
2014 年 9 月 17 日の AVF 加速調整中にビーム取り出し軌道を変える装置の 1 つであるマグネティックチャンネルのホロコンにピンホールが開き冷却水が漏れるトラブルがあった。該当箇所が大気側であったのでパテで固めて穴を塞ぐ処置を施し、17 時間後に調整を再開した。Figure 5 にマグネティックチャンネル本体と、ピンホールが開いたホロコンの処置
前後の写真を示す。
また 2015 年 7 月 24 日の AVF 立ち上げ作業中にマグネティックチャンネルに電流が流れなくなった。
調査を行ったところ、ホロコンとブスバーを電気的に接続する金具のネジが溶け接続部がはずれていたので予備の接続金具と交換した。

来の CIM/DIM 制御から N-DIM[8]制御に更新した。
DIM とは Device Interface Module の略であり、約 30年前に理研が独自に開発した CAMAC モジュールである Communication Interface Module（ CIM）と光ケーブルで接続することにより各デバイスを制御するコントローラーである。
また今回更新した N-DIM とは Network Device
Interface Module の略であり、同じく理研が独自で開発した、イーサネットに対応したモジュールである。
N-DIM は、従来の DIM と異なり、直接ネットワークに接続することによって主にビーム診断機器などを制御できる。CIM/DIM 使用時はモジュールと光ケーブルの老朽化が問題になり、故障時の対応にも時間がかかっていたが、N-DIM へ更新したことにより、より安定したビーム供給が実現された。
Figure 6 にさまざまなタイプの N-DIM を示す。１U
サイズの黄色、あるいは青色のユニットがプロファ
イルモニター駆動用、3U の黄色のユニットはスリット駆動用である（色の違いは製作時期の違いによるもの）。

Figure 6: Network Device Interface Module (N-DIM).

6.

まとめ

2014 年 8 月から 2015 年 7 月における AVF サイクロトロンの運転状況はおおむね順調であり、総運転時間は 2205 時間であった。単独利用、RRC への入射、更には RIBF へと精力的にビームを供給した。

参考文献
Figure 5: A leak of cooling water from the magneticchannel.
[1] Y. Yano, The RIKEN RI beam factory project: A status
report, Nucl. Instrum. and Methods B 261(2007) 1009-1013.
この様に、マグネティックチャンネルの老朽化が[2]M.
Nishida et al., Status report of the operation of the RIBF
進んでおり、トラブルの頻度が上昇していることか
ring cyclotrons, in this proceedings.
ら、マグネティックチャンネルの予備機を作製した。 [3] Y. Yanagisawa et al., Nucl. Instrum. and Methods A 539
新規作製したマグネティックチャンネルを既存のも(2005) 74-83.のと交換する作業を 2015 年 7 月 27 日から開始して [4] Y. Kotaka et al., Status report of the operation of theRIKEN AVF cyclotron, Proceedings of the 11th PASJいる。

Meeting, FSP015 (2014).
[5] M. Odera et al., Variable frequency heavy-ion linac,
RILAC: I. Design, construction and operation of its
accelerating structure, Nucl. Instrum. and Methods 227
イオン源から AVF 単独運転時の実験コース（C03,(1984) 187-195.
E7A, E7B）までのビームトランスポートラインに設置してあるビームプロファイルモニター (PF) 12 台、 [6] E. Ikezawa et al., Present Status of RILAC, in thisproceedings.

5.

改良ビームアッテネーター (ATT) 11 台の駆動制御を従- 307 -Proceedings of the 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
August 5-7, 2015, Tsuruga, JapanPASJ2015 FSP011[7] K. Yamada et al., Beam commissioning and operation ofnew linac injector for RIKEN RI beam factory, IPAC12,
New Orleans, May 2012, TUOBA02, pp. 1071-1073.
[8] M. Komiyama et al., Control system for RIKEN RI-BEAM
FACTORY. Proceedings of the 4th PASJ Meeting, WP72
(2007).

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