FFAG 加速器
FFAG 加速器は癌の陽子線治療(英語版)における陽子線源として医療分野への応用や、密閉貨物向けの非侵襲セキュリティ検査用の高強度中性子線源として、また、ミューオンが崩壊する前に高エネルギー領域へと加速する「エネルギー増幅器」として、さらには FFAG により発生させた中性子線を用いて臨界に達しない核分裂炉を駆動する、加速器駆動未臨界炉への応用などが期待されている。加速器駆動未臨界炉は、事故による暴走が起こらないので本質的に安全であり、また長寿命かつ核不拡散条約で規制を受ける超ウラン元素廃棄物の発生が比較的少ないなどの利点がある。
準定常運用が可能でビーム間隔を最小限に抑えられるという特性から、将来のミューオンコライダー(英語版)施設への応用も考えられている。
N {\displaystyle N} : 周期
ζ {\displaystyle \zeta } : 螺旋角(ラジアル型装置では 0)
r {\displaystyle r} : 平均半径
f ( ψ ) {\displaystyle f(\psi )} ː 定常な軌道を可能とする任意の関数
ここで、 k >> 1 {\displaystyle k>>1} とすると FFAG 磁石は同エネルギーのサイクロトロンに比べて格段に小くなる。欠点は、装置が極めて非線形となることである。これを含む様々な関係式がフランク・コールの論文で示されている。
非スケーリング型の FFAG 加速器の構想は1950年代終わり、2方向衝突ビーム FFAG 加速器への取り組み中に衝突領域におけるビーム強度を増強する方法を検討していたケント・ターウィリガーとローレンス・W・ジョーンズにより発案された。この構想はすぐに従来型加速器用の収束磁石の改善に応用されたが、FFAG 加速器へと応用されるには数十年を要した。
加速が十分に速ければ、粒子はベータトロン共鳴が重なりあって振幅に影響が出る前に通りすぎることができる。この場合、双極子磁場は動径方向に線形となることができ、磁石を小さく、単純にすることができる。「線形・非スケーリング型」 FFAG 加速器の実証機として EMMA(英語版) (Electron Machine with Many Applications) がイギリスのダレスベリー研究所で運用に成功している。