1 0 0 0 核破砕パルス中性子源の高度化技術に関する共同開発研究
中性子散乱実験の為の中性子源には、これまで原子炉が使用されてきた。しかし、世界的な傾向として原子炉は老朽化しており、これに代わる加速器を用いた大型のパルス中性子源の開発研究が必要になった。新しい中性子源は、高速に加速された陽子(正電荷をもつ素粒子)とタングステン等の重金属との核破砕反応で発生する中性子を利用する。本研究は大強度の陽子ビームを安定に供給するための加速器技術を日本、米国及び英国の三ヵ国で共同研究するものである。主な問題点は、ビーム負荷に打勝って安定な加速を行うこと、空間電荷力によるビーム不安定を回避すること、及び避けられないビーム損失をどのように処理するか、の3点である。現在世界最高の陽子ビーム出力をもつ加速器は、英国ラザフォードアプルトン研究所のISISシンクロトロンで、出力は160キロワットである。この加速器に、3ヵ国の共同出資で開発した非常に低い出力インピーダンスをもつ新しい高周波加速装置を平成14年度に導入し、次世代の大型パルス中性子源に必須の技術である「ビーム負荷及び空間電荷力を制御する新しい方式」を確立することが本共同研究の目的である。平成12年10月、英国よりセカンドハーモニック加速空洞及びバイアス電源が、また米国より陽極電源が高エネルギー加速器研究機構に搬入され設置が完了した。日本の担当である新しい高周波増幅器は平成13年2月に製作を完了した。これは高い電圧利得と広帯域を有しながら、出力インピーダンスはカソードフォロワーと同程度(約20オーム)という極めてユニークな装置である。3月には米国の共同研究者2名を招聘しシステムの全体調整試験及びシステムパラメータの測定を行った。また、空間電荷力を考慮した加速器内粒子のシミュレーションを行う為に、カナダより専門家一人を招聘した。
1 0 0 0 OA 2300K高温環境下で300hに耐えられるハイブリッド型長寿命炭素フォイルの開発
研究代表者らが開発した制御型直流アーク放電法を用いて厚さ300-400.ug/cm^2のHBC-フォイルを作成し東工大の3.2MeVのDCネオンビーム、KEKの650KeVのDC負水素イオンビーム、それに米国ロスアラモス研究所の800MeVのパルス負水素イオンビームを用いて照射性能試験を行った。結果はいずれの場合でも1800K-2300Kの高温環境下に加熱されたHBC-フォイルは市販のフォイルの250倍、ナノダイヤモンドフォイルの100倍以上の寿命を示した。