Development of power-saving, space-saving, and low-cost normal-conducting accelerating structures that surpass superconductivity

开发超越超导的省电、省空间、低成本常导加速结构

基本信息

批准号：
21H03744
负责人：
阿部哲郎
金额：
$ 10.9万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

加速器は、幅広い分野で利用されている有用な実験装置である。しかし、その運転には大電力が必要、設置に広いスペースが必要、そして高価である、といった欠点がある。これらのことにより、科学実験の長期遂行や高度化、新規プロジェクトの提案などの妨げなっている。エネルギー効率だけを考えれば、近年、超伝導加速器（通常、その加速構造はレアメタルである純ニオブ製）が活躍しているが、（断熱構造である）クライオスタットも含めるとかなりのスペースを要し、また、非常に高価である。本研究課題では、常伝導加速構造（通常は低価格な純銅製）でも、高い加速周波数を採用する等で、超伝導加速構造以上の高い省電力性と省スペース性を実現でき、さらに、圧倒的な低価格で加速構造が製作可能であることを実証することが目標である。これにより、小型加速器の医療・産業分野への応用研究を推し進める。本開発研究は、①各種設計・要素試験、②０号機（プロトタイプ）の製作・試験、③１号機（改良型）の製作・試験、④２号機（最終型）の製作・試験というステップで進める。当該年度は、②の段階に進むための設計と試験、及び、より効率的な冷却方法の試験を行った。

加速器是一种用途广泛的实验设备。然而，它们具有诸如需要大量电力来运行、需要大的安装空间以及昂贵等缺点。这些问题阻碍了科学实验的长期执行和推进以及新项目的提出。仅考虑能源效率，超导加速器（通常其加速结构由稀有金属纯铌制成）近年来已得到使用，但当包括低温恒温器（具有绝热结构）时，它们需要相当大的空间。它也非常昂贵。在该研究项目中，即使采用常导加速结构（通常由低成本纯铜制成），通过采用高加速频率，也可以比超导加速结构实现更大的功率和空间节省，而且，目标是证明加速结构可以以相对较低的成本制造。这将推进小型加速器在医疗和工业领域的应用研究。该开发研究将按以下步骤进行：（1）各种设计和元件测试，（2）0号机组（原型机）的生产和测试，（3）1号机组（改进型）的生产和测试，以及（4） 2 号机组（最终模型）的生产和测试。在本财年中，我们进行了设计和测试以进行步骤②，并测试了更有效的冷却方法。