大強度ニュートリノビーム生成のためのビーム窓の開発研究

高强度中微子束束窗研制研究

基本信息

批准号：
20039013
负责人：
中平武
金额：
$ 1.54万
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 on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20039013/
关键词：
ニュートリノ振動実験大強度陽子加速器

项目摘要

大強度陽子加速器を用いたニュートリノ振動実験(T2K実験)で実験感度を向上させてCP対称性の破れの探索を行うために陽子ビーム強度を増強するのに必要なビーム窓の開発研究を行った。ビーム窓とは真空容器や圧力容器の一部で陽子ビームを通過させる部分で、ビームの通過効率を確保し、かつビーム通過による発熱を最小限にするため、気密性と耐圧性を確保できる範囲でできるだけ薄い膜を使用する。T2K実験では陽子と反応してニュートリノの親粒子を発生させる黒鉛標的は冷却のためヘリウムガス(2気圧)の圧力容器内に設置されているので、圧力容器に陽子ビームを導入する箇所にチタン合金の膜によるビーム窓を使用している。ビーム強度を増強するには標的の冷却効率の向上が不可欠で、ヘリウムガス圧力を9気圧程度まで上げることになる。それに伴ってビーム膜の耐圧の向上が必要になる。一方でビーム窓の発熱も増大するので、冷却効率の観点からより薄肉にする必要がある。そのため、薄肉のチタン膜を多層化して、層ごとにヘリウムガスの圧力差をつけた新しいビーム窓の開発を行った。平成21年度には、ビーム窓の冷却の鍵となる、冷媒ガスの圧力・流量制御の試験セットアップの設計と構築をすすめた。この試験セットアップでは、ビーム窓の両面に流れる冷媒ガスの圧力差と流量が最適になるように、プログラマブル・ロジックコントローラを用いて電磁バルブの開閉の制御を行なうことができ、ビーム窓の冷却シナリオの有効性を検証できる。

我们在增加质子束强度所需的光束窗口上进行了开发研究，以提高实验灵敏度并搜索使用高强度质子加速器中中微子振荡实验（T2K实验）中中微子振荡实验中的CP对称性破坏。梁窗是通过质子束的真空或压力容器的一部分。为了确保传递光束的效率并通过传递光束引起的热量产生的效率，可以在可以确保气密性和耐压性的范围内使用尽可能薄的膜。在T2K实验中，将与质子反应以生成中微子父颗粒反应的石墨靶标在氦气气体（2 atm）压力容器中安装进行冷却，因此在将质子束引入压力容器中的点上使用了钛合金膜束窗口。为了提高光束强度，必须提高目标的冷却效率，并且氦气压力将增加到9 atm左右。因此，有必要提高对光束膜的阻力。另一方面，由于梁窗的热量产生增加，因此必须从冷却效率的角度使其更薄。因此，我们开发了一个新的横梁窗口，其中薄钛膜是多层的，并为每一层创建了氦气的压力差。 2009年，我们建议设计和构建制冷剂气压和流量控制的测试设置，这是冷却梁窗户的关键。这种测试设置允许使用可编程逻辑控制器的开放和关闭电磁阀的开放和关闭，从而可以最佳的压力差和流量的流速，从而验证了光束窗口冷却场景的有效性。