※この記事は2021年6月1日に発行されたILC NewsLineの翻訳記事です。
来年の初めにILC準備研究所がスタートすると、世界中でILCの研究開発活動が一気に活発化します。その一つが「クライオモジュール国際輸送」と呼ばれるプロジェクトで、「加速器部品の国際物流バレエ」と形容しても過言ではありません。4年間で、必要な部品を全て組み込んだ、完全に機能するクライオモジュール（20km ILCの実際の加速部を収容する12mのユニット）を各地域にて2台ずつ、計6台を製造します。つまり、各地域で16個の加速空洞、チューナー、カプラー、そして2個のコールドマス容器と真空容器、それに組み立てやその他の部品が必要になります。
完成したモジュールは、ヨーロッパとアメリカで試験された後、日本に輸送され、再び試験された後、送り返される予定です。ILC国際推進チーム（IDT）でILC加速器の設計を担当している道園真一郎氏は、「このプロジェクトは、将来のクライオモジュール量産に向けた物流と、日本国内の安全規制への適合性を確認するための重要な予行演習です」と語っています。
大規模な加速器システムは、さまざまな研究所や企業で組み立てられ、ホスト研究所に輸送されるのが一般的になっていますが、ILC建設に必要な物流の取組みは、過去にない規模になるでしょう。物流におけるハードルやボトルネックを早急に特定することが、最終的に必要となる900個のクライオモジュールに8000個の加速空洞をすべてILCの主加速部に設置し、動作させることにつながります。
プロジェクトが承認され、協定や覚書が締結されると、すべての地域が一定数のクライオモジュールを実際のILCに提供するというのが一般的な想定です。これにより、3つの地域で並行して製造や試験を行うことができ、時間の節約になります。しかし、その一方で、大きくてハイテクな加速器モジュールを、船で日本に運ばなければなりません。最近では、スエズ運河で船が立ち往生する場合もあることが世界的に知られることとなりましたが、これはリスク評価が難しいことです。しかし、もっと根本的なリスクを考えなければなりません。例えば、ILCのクライオモジュールの長さは12.4メートルで、40フィートの標準的な輸送用コンテナで運ぶには少々長すぎます。「私たちは、標準的なコンテナよりも長いコンテナをもちいることを想定しています」と道園氏は説明します。しかし、それがうまくいかなかったり、コストがかかりすぎる場合には、設計を白紙に戻さなければならないかもしれません。「必要であれば、クライオモジュールの設計を更新することになるでしょう」と道園氏は云います。
ドイツのXFELやアメリカのLCLS IIを筆頭に、ILCの超伝導加速技術をもちいた加速器が世界各地の研究所で建設中または稼働しています。つまり、加速空洞、コールドマス、真空容器、チューナー、カプラーなど、加速器の実機生産に必要となる専門技術が、産業界と関連研究所の両方に存在するということです。
準備研究所の初めの段階までには、それぞれの地域において、2つのモジュールを製造する取り組みを、どの研究所が先導するのかが明確になるでしょう。ただし、日本では一定の圧力以上の圧縮ガスや液化ガスに対して非常に厳しい「高圧ガス保安法」が適用されるため、加速空洞製造はこれを遵守する必要があります。製造された加速空洞を日本国内に輸入する前に、認可された当局または検査官による製造プロセス自体と高圧ガスの安全性の検査が必要となる可能性が高いでしょう。規制を満たさない場合、クライオモジュールを日本国内で冷却して試験を行うことができないかもしれません。「クライオモジュール国際輸送」プロジェクトのコラボレーター達は、安全規制を満たすクライオモジュールの製造が間に合わない場合に備えて、2段階の計画を立てています。第1段階としてクライオモジュールを安全規制に適合させるための取組みと、クライオモジュールの物理的な輸送試験を同時平行で行います。第2段階として安全規制を満たした完成版クライオモジュールの輸送試験を行います。
このプロジェクトは、（予算がつけば）準備研究所フェーズの全期間をかけて行うことを想定しています。9セル加速空洞やその他の部品の製造には約2年かかります。クライオモジュールの組み立てと試験を完全に進めるには、さらに1年かかるでしょう。輸送試験は4年目に行うことを予定しています。今後の進捗状況やさらなる計画、ハードルや成功例については、随時お伝えしていきます。
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写真©Rey.Hori
