LHC-MQXAの開発(国際協力)

LHCビーム衝突点超伝導四極電磁石

概要

欧州合同原子核研究機関(CERN)で現在稼働しているラージハドロンコライダー(LHC)において、ビーム衝突点付近に使用される強収束超伝導四極電磁石の開発・製作はアメリカと日本が協力して分担しました。日本側の開発は主としてKEKで行われ、超伝導・低温工学センター、機械工学センター、加速器研究施設、素粒子原子核研究所からの開発メンバーが協力して実施しました。開発は1995年より始まり、1 mモデル磁石5台、実機長プロトタイプ2台での技術確立・検証を経て、予備機を含む全20台の実機製作を2001年より2004年まで行いました。
この衝突点用強収束四極磁石はLHC用超伝導磁石のなかで最も性能要求が厳しく、215 T/mの強磁場勾配を直径70 mmの口径内に発生する事が求められました。最高磁場は8.6 Tにも達します。磁場精度の要求も厳しく、半径17 mmにおいて、主成分である4極磁場に対する高調波成分を10-4以下に抑える事が求められました。KEKではこれらの要求仕様を満足し、再現性を最大限にするため、1)電流密度のグレーディングを持つ4層コイル、2)非磁性鋼による薄肉スペーサーカラー、3)上下に分割、キー構造をもつ鉄ヨーク構造を採用しました。

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(図1)衝突点用強収束四極磁石デザインの断面図

補足説明

4極磁場:ビームを収束するための磁場

関連するWebページ

http://lhc.web.cern.ch/lhc/
http://cry3-aps2.kek.jp/~cryoweb/index.htm

関連する研究グループ

CERN
KEK超伝導・低温工学センター
KEK機械工学センター
KEK加速器研究施設
KEK素粒子原子核研究所

関連する研究施設

LHC