X-RAY INSPECTION OF BELLOWS CHAMBERS
IN THE KEKB MAIN RING
Shinji Terui#,A), Yusuke SuetsuguA),Takuya Ishibashi A), Shigeki Kato A),Ken-ichi Kanazawa A),
Mitsuru Shirai A),Kyo Shibata #,A), Hiromi HisamatsuA),Mitsuru ItoB)Masahiko Takita B)
A)
High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki, 305-0801
B)
IHI Inspection & Instrumentation CO.,LTD(IIC)
1-22-13 Oi, Shinagawa, Tokyo, 140-0014

Abstract
KEKB completed its very successful operation on June 30, 2010. The dismantling of the KEKB main ring started justafter that for the next project, called SuperKEKB. The East Japan Earthquake hit Tsukuba area in the middle ofconstruction on March 11, 2011. The vacuum components , which will be reused for SuperKEKB, received various
types of damage from the earthquake. The damage of bellows chambers in the KEKB main ring was inspected utilizinga X-ray-photography without exposing the beam-pipe to air. The damages of RF-shield finger inside were found for 23
out of 869 bellows chambers in a short time. The inspection method was found to very useful.

SuperKEKB メインリングにおけるベローズチェンバーの X 線検査の報告
1.

はじめに空面が大気に曝される という問題もある。そこで、今回、外部から X 線を照射し、大気に解放することなく内部を調査する方法を採用することにした。
以下に X 線検査の調査方法、結果を報告する。

KEKB B ファクトリー加速器（KEKB）は、電子ビーム（8 GeV）と陽電子ビーム（3.5 GeV）の 2 リング衝突加速器であり、これまで B 中間子崩壊にお調査方法
ける CP 対称性の破れの検証に大きく貢献してきた。 2.
34-2 -1
調査は X 線源から照射行い、ベローズチェンそのピークルミノシティの最高値は 2.110 cm sであり、積分ルミノシティでは目標値である 1000 バーを透過させてイメージングプレートに焼き付けfb-1 を 2009 年 11 月 29 日に突破した。しかし、新し る方法を採用した。
い物理が重いフレーバーの崩壊にもたらす影響を高
図 1 の左に、今回調査する SuperKEKB メインリい精度で調べるためには、その性能を飛躍的に向上 ングトンネルの写真を、図 1 の右に、レイアウトをさせる必要がある。KEKB のアップグレード計画は 示す。リングの周長は 3016m である。図の中で、SuperKEKB 計画と呼ばれ、目標とされるルミノシ 赤く縁どられている部分が、X 線検査を行なった場
ティは KEKB の約 40 倍（81035 cm-2s-1）である。 所である。縁どられていない北側の部分は、衝突点
このルミノシティ増強のための高度化作業を行うた 付近であり、SuperKEKB アップグレードに伴い、めに、2010 年 6 月 30 日に KEKB の運転は停止され 解体されていたために調査を行なっていない。
た[1]。
図 2 に、今回調査するフィンガー型ベローズチェ
このアップグレード作業途中の 2011 年 3 月 11 日 ンバーとその構造を示す。に東日本大震災は起こり、KEKB 真空システムにも図 3 の左に、ベローズチェンバーに設置したイ大きな被害をもたらした。トンネル内に設置されて メージグプレートを示す。イメージグプレートの大いた電子リングでは、地震後、作業のため取り外し きさは、80mm300mm である。図 3 の右に、イた一部のベローズチェンバーにて内部のフィンガー メージグプレート読み取り機を示す。
型 RF シールドの損傷が発見された。電子リングの
図 4 の左は X 線源とイメージングプレートの配ベローズチェンバーは SuperKEKB でもほとんど再 置である。図 4 の右は X 線源である。X 線源の大き利用される予定であり、損傷したものをそのまま使 さは、約 φ200mm800mm である。赤矢印が指して用することは運転時に発熱等の問題を引き起こすこ いる部分が出射口である。X 線源は、トンネル内を、とになるため、運転再開までにすべてのベローズ 運びやすいようにポータブルタイプを選択した。
チェンバー内部を調査する必要が生じた。しかしな撮影されたベローズの材料は、ダクトが厚さがら、ベローズ チェンバーの数はリング全体で約 0.8mm のステンレス製（銀メッキ 10μm）,ベローズ
900 個におよび、すべてを大気解放して調べるには のひだが厚さ 0.15mm のステンレス製、コンタクト膨大な労力を要すると同時に、真空チェンバーの真 フィンガーが厚さ 0.2mm のベリリウム銅製、スプ___________________________________________
リングフィンガーが厚さ 0.4mm のインコネル製#
sterui@mail.kek.jp- 782 -

（銀メッキ 10μm）である。撮影条件は、X 線源とベローズチェンバーの距離が約 700mm、X 線出力は 170～200keV 3mA、露出時間が 4～6sec とした。
X 線出力や露出時間にばらつきがある理由は、ベローズチェンバーの大きさにより最適な撮影条件が異なること、ある部分では支障物が多く X 線源とベローズチェンバーの距離を正確に 700mm とできなかったからである。電子リングのチェンバーの主な断面を図 5 に示す。撮影は基本的に図 6 に示すように、下向き照射（X 方向）と横向き照射（Y 方向）の 2 方向にて行ない内部の状態を確認した。

X 方向

Y 方向

図 5：電子リングチェンバーの断面[2]。

図 6：左側は下向き照射（X 方向）、右側は横向き照射（Y 方向）を行う配置。
図 1：Super-KEKB メインリングトンネルの写真とレイアウト。

図 2：今回調査するフィンガー型ベローズチェンバーの写真と構造 [2]。

Imaging Plate
図 3：左はベローズチェンバーに設置したイメージグプレート。右はイメージグプレー
ト読み取り機。

図 4：左は X 線源とイメージングプレートを設置した様子、右は X 線源。

3.

撮影結果

まず、図 7 に、検査するきっかけになった損傷があるベローズチェンバーの写真を示す。赤丸に示す部分でコンタクトフィンガーが曲がってしまっていることがわかる。
次に、図 8 と図 9 に、X 線検査で撮影した映像を示す。図 8 が、正常な状態のベローズチェンバーである。左が下向き照射で、右が横向き照射である。
図 9 が、損傷があるベローズチェンバーである。赤丸に示す部分でフィンガーが曲がってしまっていることがわかる。
図 10 に損傷が見つかった撮影場所を示す。外見上問題があるようには見えず、また、トンネルのエクスパンションジョイントの近くでもなかった。このことから、目視や場所から、変形してしまったベローズを見つけるのは、極めて困難だということがわかった。
ここで、このベローズの損傷が地震の影響によるものかどうかを考えてみる。参考資料として図 11に、損傷が見つかった場所での、KEKB 運転中のベローズの温度変化を示す。図 11 の横軸は時間で、2010 年 6 月１日 0 時から 6 月 2 日 0 時までを示し、縦軸は温度摂氏を示している。図 11 の赤色プロットが、図 9 の右上と左上の場所での温度であり、他の色が、近傍の正常なベローズ部分の温度である。
ベローズに異常な状態のまま、加速器を運転していたとしたら、放電や発熱が起こり、正常な部分に比べ高い温度になると予想される。よって、温度変化から運転中から、そのベローズが異常であったかを、推測できる。地震前の運転中に異常でなかったとしたら、地震の影響の可能性が高いと考えられる。図11 からは、近傍の場所より、温度が高いこところと、温度が変わらないところがあるのがわかる。前者は、地震前から損傷があったと推測できる。後者
は、地震の影響の可能性が高いと考えられる。このことから、ベローズが損傷した原因は、地震の影響- 783 -だけではないと考えられる。
まとめとして、今回ベローズ損傷の X 線検査に
X 線検査の結果、損傷が確認されたベローズは てわかったことは、トンネルに設置されている支障869 個中 23 個である。また、今回の検査は、3 人 1 物が多い状態でも内部状態を充分確認できること、グループにて行い、41 日間要した。つまり、平均 1 検査時間を大幅に短くすることができることの 2 つ
日約 21 個調査を行えたということである。大気開 である。この 2 つのことから、ベローズが損傷して放して調査する場合、調査前に冷却水配管を外し、 いるかを大気解放せずに、確認するのに X 線検査窒素パージを行い、調査後に、冷却水配管の再接続、 が有用であると考えられる。
真空引き、リークテストを行う等の労力を要するた
め、1 日 8 個位と予想されるので、大幅な時間短縮ができたと考えられる。また、図 12 の場所のような、大気開放して調査するには支障物が多い場所でも、撮影することができた。図 12 は、加速空洞やキッカーマグネット等が設置されている FUJI 直線部の写真である。
図 10：損傷が見つかった撮影場所。

図 7：損傷があるベローズチェンバーの内部写
真。

図 11：2010 年 6 月 1 日運転時の温度変化。
（赤色のプロットが、損傷が確認された場所の温度）

図 8：正常な状態のベローズチェンバーの写真。左が下向き照射で、右が横向き照射である。
図 12：FUJI 直線部の写真。

4.

謝辞

今回調査に協力していただいた KEKB 加速器研
究施設の各グループ、特にマグネットグループ・RF グループ・モニターグループに、感謝します。

参考文献[1]K.Shibata, et al. “ESTIMATION OF IMPEDANCE AND
LOSS FACTOR OF SUPER-KEKB POSITRON RING”,
Proceedings of Particle Accelerator Society Meeting (2010)[2] K.Shibata. “ 加 速 器 の た め の 超 高 真 空 ”, 3-14, 316,OHO(2004)

図 9：損傷があるベローズチェンバーの写真。
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