PRESENT STATUS OF ACCELERATORS IN ELECTRON LIGHT SCIENCECENTRE, TOHOKU UNIVERSITY
Kenichi Nanbu #,A), Masayuki Kawai A), Shigeru Kashiwagi A), Fujio Hinode A), Yoshinobu Shibasaki A),
Ikurou Nagasawa A), Toshiya Muto A), Ken Takahashi A), Nuanya Huang B), Hiroyuki Hama A)
A)Electron Light Science Centre, Tohoku University,
1-2-1 Mikamine, Taihaku-ku, Sendai, Miyagi, Japan, 982-0826
B)
Institute of Photonics Technologies, National Tsing Hua University,Hsinchu, Taiwan 30013

Abstract
An accelerator facility of the Electron Light Science Centre of the Tohoku University sustained serious damage dueto The Tohoku Earthquake. Especially, the damage of a 46-years-old 300 MeV linac was significant. We give up theplan for recovering 300 MeV linac. We have decided to re-built a low energy section of the old-linac for dedicated useof RI production, and a new small linac will be constructed as an injector for the booster ring. In addition a newaccelerator cooling system will be reconstructed using compact chillers. This report describes the status of theaccelerators and recovery of Electron Photon Science Centre.

東北大学電子光理学研究センターの加速器の現状
1.

はじめに

2011 年 3 月 11 日 14:46 に発生した東日本大震災
により加速器及び施設設備は壊滅的な被害を受けた。
建設から 40 年以上経過した 300MeV リニアックはことさらに大きな被害を受けた。このリニアックを完全に復旧することは断念し、RI 生成実験に使用していた低エネルギー部のみ復旧することにした。
原子核実験に供されている 1.2GeV ブースターシンクロトロンへのビーム入射については、入射専用のリニアックを新らたに建設することにした。その他、加速器冷却水設備も各所で水漏れが生じため、旧システムを撤去し更新することとした。本報告では加速器施設の復旧、復興に向けての取り組みと現状について報告する。

2.

(a)モジュレータ電源撤去

実験室内の整備

実験室内には、震災により損壊した機器類が多数あったため、復旧作業の前に実験室内の整備作業から行うことにした。最初に撤去することを決めたリ
ニアック高エネルギー部から低エネルギー部の補修部品となる導波管や真空窓、高電圧部品などを取り外し保管場所に仮置きした。その後、損壊した加速管や導波管、電磁石等の機器や冷却水配管、不要ケーブルの撤去を行った。また、STB リングでは放射線遮蔽用のコンクリートブロックが地震で動き、電磁石に激突した痕がみられた。コンクリートブロックは、電磁石の再アラインメント作業の障害となるので撤去することにした。これらの一連の作業は 2011 年 9 月に開始され、2012 年 3 月まで約半年ほどを費やした。実験室から撤去された機器類の総重量は 150 トンにも及んだ。

(b) 実験室から撤去された機器類
図 1 : 実験室整備の様子- 846 -

3.

低エネルギー部リニアック

3.1

復旧方針

旧核理研時代から稼働してきた電子リニアックは、熱陰極電子銃、プリバンチャー・バンチャー空洞、低エネルギー部の 1 ｍ加速管 8 本と高エネルギー部の 2 ｍ加速管 12 本で構成され、5 台のクライストロンモジュレータが RF 電力を加速管に供給していた。
リニアックは建設から 46 年をも経過しており、交換部品の入手が難しいため全面復旧は不可能と判断したが、高エネルギー部から交換部品を調達することによって低エネルギー部のみ復旧することが可能と考えた。具体的にはモジュレータ電源 2, 3, 4 号機及びそれに接続してある立体回路から使用可能な部品を抜き取って交換予備部品として確保し、モジュレータ電源のうち比較的健全性が高い 5 号機を
図 3 :補修後の第 2 電磁石室。冷却水配管と圧縮2 号機の場所に移設して低エネルギー部のみを復活空気配管が設置済みである。
させることにした。これらの高周波系の他に、エネルギーフィルタとして使用していた偏向電磁石とそ リニアックを入射器として新設することにした [1]。の真空容器、また電子銃用高圧パルス電源なども老朽化が著しく、地震による損傷が大きいと判断して 4.2 現状更新することにした。
本入射用 90MeV リニアックは、従来の 300MeVリニアックと比較して非常にコンパクトであるため、3.2 現状
これまでビーム分配のための偏向電磁石群が設置し2012 年 4 月にモジュレータの移設作業を終え、てあった部屋（第 2 電磁石室）に設置可能である。
2012 年 5 月に偏向電磁石と真空容器を現場に設置した（図 2）。電子銃用高圧パルス電源は 2012 年 9 2012 年の 3 月から 5 月にかけて、第 2 電磁石室内月に設置予定である。現在、高エネルギー部廃止に の床と壁面の補修作業を行った（図 3）。加速器本伴う電磁石電源の移設作業や制御システムの再構築 体の本室への設置作業は、2012 年 11 月から行われる予定である。
を行っている。

4.

入射用 90MeV リニアック

5.

1.2GeV ブースターシンクロトロン

4.1

復旧方針

5.1

復旧方針

従来と同じビームエネルギーでリングへビームを入射できるリニアックを新たに構築することは、限られた復旧予算では不可能であった。幾つかの構成を検討した結果、1 台のクライストロンを高周波源として使い、3m 加速管 2 本で 90MeV まで加速する

図 2 :設置された偏向電磁石と真空容器

ストレッチャーブースターリング（STB リングと呼称）は、シンクロトロン電源のパターン追従性能や安定度の問題、入射ビームの低エネルギー化にともなうビーム不安定性などの観点から、STB リングについても幾つかの機器について大幅な見直しが必要となった [2]。STB リング関係する今回の変更点
は、(1) シンクロトロン電源の更新(2) 入射用パルス電磁石電源の更新(3) Q 電磁石の更新の 3 点である。
(1)の更新は、震災により破損した偏向電磁石用と３ファミリーの 4 極電磁石用のシンクロトロン電源を よ り 高 性 能 な 電 源 に 置 き 換 え 、 90MeV か ら
1.3GeV 程度までの幅広い運転領域で安定性を確保するためのものである。(2) については、今回の震災により高圧パルス回路の健全性が殆どの電源で失われたため更新することにした。(3) については、4極-6 極の機能複合型電磁石を導入することでこれまで懸案となっていたクロマティシティー補正を可能にすることを意図しており、低いエネルギーでも- 847 -ビーム安定性を補償し、90MeV 入射を実現するものである。
5.2

現状

直接冷却塔系統水を使用する系統を全廃することができ、機能的でコンパクトな冷却水システムの構築が可能になった。

アラインメント作業の障害となる放射線遮蔽用コンクリートブロックはすでにビームライン脇から撤 6.1 建屋設備
去し、放射化していなかったものは実験室外に搬出
東日本大震災は建屋にも多大な被害を及ぼした。
した。2012 年 11 月より機能複合型（QS）電磁石の 特にモジュレータ電源を設置しているクライストロ据付とリング全体のアラインメントを行う予定であン室は壁面のクラックが酷く、ほぼすべてのクラッる。また 2013 年 1 月よりシンクロトロン電源や、クが外壁まで貫通していたが、現在は補修工事が行
パルスセプタム・キッカー電源の設置作業をすすめ、2013 年 2 月にスケジュールされている 90MeV 入射 われ、大きなクラックについては補修済みである。
用リニアックのビーム立ち上げに合わせて、入射テ 電気系統の被害では、クライストロンモジュレータに電源を供給するバスダクトが、ブラケットから脱ストを行えるようにする予定である。
落していることが発見された。原因は地震の衝撃により固定用のアンカーボルトが躯体から抜け落ちた
6. 冷却水設備・建屋設備関連ためと推測される。これについては、非常に危険な6.1 冷却水設備状態であったため緊急補修工事を行った。他にも、配線ラックや配管固定用のアンカーボルトが抜けていた箇所が多数あったため、これらの補強工事も行った。
震災により施設全体の空調を行うエアハンドリン
グユニット等空調機器設備もまた酷く破損したため、2012 年 4 月より復旧工事が行われている。現在、実験室内の空調は停止しており、湿度が高く結露等の問題が生じているが、2012 年 9 月には復旧工事が完了し、空調の運転を再開する予定である。

謝辞
図 4: 機器別に小型のチラーで温調する。写真は低エネルギー部導波管と加速管の温調用チラー
今回の加速器冷却システムの更新では、加速器構成機器をそれぞれ小型のチラーで温調するようにし（図 4）、古い配管・機器などはほぼ全て撤去することにした。また従来、冷却塔系統水で機器を冷却していた系統を、リニアック高エネルギー部に設置してあったプレート式熱交換器を流用することにより純水系統に変更した。これにより加速器の冷却にこれまで多くの方々からの多大なる、そしてたゆまぬ励ましに支えられて、東北大学電子光研究セン
タースタッフは復旧復興に全力で向け取り組んでおります。皆様のご厚誼に感謝いたします。

参考文献[1] 柏木茂 他、第 9 回日本加速器学会年会（THPS023）[2] 日 出 富 士 雄 他 、 第 9 回 日 本 加 速 器 学 会 年 会（THPS024）- 848 -