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安東研中間報告会
2016年4月25日
iKAGRA反省会
道村唯太
東京大学大学院理学系研究科物理学専攻
大型低温重力波望遠鏡KAGRA
•
•
•
•
•
•
岐阜県神岡鉱山地下に建設中
レーザー干渉計型重力波検出器
2010年10月プロジェクト開始
2014年3月トンネル掘削工事完了
2015年11月第一期実験施設完成記念式典
2016年3月試験運転開始
3 kmの常温Michelson干渉計(iKAGRA)
• 2018年3月低温運転開始予定
3 kmの低温Michelson干渉計(bKAGRA2018)
• 地下建設で地面振動、低温で熱雑音を下げる
→第2.5世代干渉計
2
KAGRAの干渉計構成
• 3 km低温RSE干渉計
• 180W高出力レーザー
• 高性能防振装置
PSL
180W
ITMX/Y, ETMX/Y
Type-A + Cryopayload
IP and 7-stage pend.
PRM/2/3
Type-Bp
triple pend.
MCe
MCi
ETMY
ITMY
PRM
MCo
PR2
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ITMX
PR3
ETMX
BS
SR2
SR3
SRM
BS, SRM/2/3
Type-B
IP and quadruple pend.
OFI
OMC
3
iKAGRAの干渉計構成
• 3 km常温Michelson干渉計
• 2Wレーザー
• 簡易な防振装置
PSL
2W
ETMX/Y
TAMA PRM
double pend.
PR2
fixed mirror
PR3
Type-Bp’
double pend.
MCe
MCi
ETMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
BS
CLIO BS
double pend.
• 2016年3月25日からの試験運転の構成
• 3月25-31日、4月11-25日の2回の試験運転
4
3月の試験運転の概要
• ~ 3e-15 /rtHz @ 100 Hz
• DC信号を使ってミッドフリンジロック
• アクチュエータレンジ不足により30分くらいでロ
ックが落ちる(潮汐)
plot by K. Hayama et al. (klog #1418)
• IMCもアラインメント
がずれていって
measured with 3-km Michelson
落ちる
• 80 Hzと135 Hzの2本
の較正ラインのみ
prediction calculated by A. Araya
JGW-E1605098
used GOTIC2 (tidal effect from
the Moon and the Sun)
5
4月の試験運転の概要
• ~ 6e-16 /rtHz @ 100 Hz
• RF信号を使ってダークフリンジロック
→ 強度雑音低減により感度向上
• アクチュエータレンジを16倍に
→ 潮汐が問題にならなくなる
• IMCにdither alignmentを導入
Michelson
→ IMCの安定度向上
Actuator
• UGF制御の導入
~
→ アラインメントずれ
によるUGF低下を補正
OLG
• ETMX,Y,BSに独立な較正ラインを導入
→ アクチュエータドリフトの見積もり
÷
Filter
6
試験運転後なにをするか
• 干渉計設定の保存(デジタル、アナログ両面)
• サスペンションの性能評価・確認
• 光てこの性能評価
- 鏡を固定しての雑音評価
- 風防で雑音は下がるか
• iKAGRAデータの整理
- 重力波信号較正
- アクチュエータドリフト、Michelsonドリフト
の分離
• detector characterization
ロックロスの原因調査(地震、サチりetc)
• 4月26日から、参加可能は人はお願いします
7
iKAGRAの奇跡
• iKAGRA試験運転が3月に間に合ったのは奇跡
2/25 全鏡のインストール完了
10月のPR3テスト開始から5ヶ月
3/2 DAQシステムのトラブル解決
これがないとデータが取れない
3/10 RFMネットワークの完成
これがないとETMに返せない
3/17 初の干渉縞
すばらしい初期アラインメント
3/18 初ロック
3 km RFMはほぼぶっつけ本番
• bKAGRAでは同じ奇跡を期待してはいけない
→iKAGRAの軌跡から学ぶ
8
2010年10月時点でのiLCGT案
• 3 km常温FPMI干渉計
• プロジェクトが始まった
ETMY
ITMX/Y, ETMX/Y
Type-A + Cryopayload
IP and 7-stage pend.
PR2/3
Type-B
MCe IP and quadrupole pend.
MCi
PSL
?W
ITMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ITMX
PR3
ETMX
BS
• プロジェクトスタート
SR3
• 2011年4月トンネル掘削開始予定
• 2014年9月試験運転開始予定
SR2
BS, SR2/3
Type-B
IP and quadruple pend.
9
JGW-G1000204
2011年8月時点でのiLCGT案
• 3 km常温FPMI干渉計
• 腕共振器を短くして低温テスト
と同時並行
ETMY
ITMX/Y, ETMX/Y
Type-C’
stack and triple pend.
PR2/3
Type-C’
MCe stack and triple pend.
MCi
PSL
3W
ITMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ITMX
PR3
• 2011年3月の東日本大震災
• トンネル掘削開始もまだ
• 2014年9月試験運転開始予定
ETMX
BS
SR2
SR3
BS, SR2/3
Type-C’
stack and triple pend.
10
JGW-G1100513
2011年12月時点でのiLCGT案
• 3 km常温FPMI干渉計
• 試験運転開始を遅らせる
ETMY
ITMX/Y, ETMX/Y
Type-C’
stack and triple pend.
PR2/3
Type-C’
MCe stack and triple pend.
MCi
PSL
?W
ITMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ITMX
PR3
ETMX
BS
• 全体のスケジュールは圧迫
SR3
しない、技術成熟度がまだ
• 2015年11月試験運転開始予定
SR2
BS, SR2/3
Type-C’
stack and triple pend.
11
JGW-M1100760
2012年2月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温FPMI干渉計
• さりげなくSR系がなくなる
• 試験運転開始も1ヶ月延期
ETMY
ITMX/Y, ETMX/Y
Type-C’
stack and triple pend.
PR2/3
Stack-B
MCe stack and triple pend.
MCi
PSL
40W
ITMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ITMX
PR3
• 2012年1月に愛称決定
• 2015年12月試験運転開始予定
ETMX
BS
BS
Stack-B
stack and triple pend.
12
JGW-G1200886
2012年3月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温FPMI干渉計
• Type-B固定シリーズが登場
ETMY
ITMX/Y, ETMX/Y
Type-B payload
triple pend.
PR2/3
Type-B fixed
MCe triple pend.
MCi
PSL
40W
ITMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ITMX
PR3
ETMX
BS
BS
Type-B fixed
triple pend.
• bKAGRAには使わないstackの開発をやめる
• 2015年12月試験運転開始予定
13
JGW-M1200915
2013年3月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温FPMI干渉計
• Type-Bpという名前が初登場
ETMY
ITMX/Y, ETMX/Y
Type-Bp
triple pend.
PR2/3
Type-Bp
MCe triple pend.
MCi
PSL
?W
ITMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ITMX
PR3
ETMX
BS
BS
Type-B fixed
triple pend.
• 2012年5月トンネル掘削開始(2014年3月完了)
• 2015年12月試験運転開始予定
14
JGW-G1301575
2014年12月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温Michelson干渉計
• ETMはType-Bp’
• 真空系、クリーンブースの
完了はまだまだ PR2/3
MCe
MCi
PSL
2W
ETMY
ETMX/Y
Type-Bp’
double pend.
Type-Bp
triple pend.
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
BS
Type-B fixed
triple pend.
• 2014年10月にPSL光学定盤搬入
• 2015年1月IMCロック予定 (JGW-D1402519)
• 2015年12月試験運転開始予定
15
JGW-G1503273
2015年5月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温Michelson干渉計
• 真空系、クリーンブースの
設置がほぼ完了
PR2/3
• 湧水対策工事
MCe
MCi
PSL
2W
ETMY
ETMX/Y
Type-Bp’
double pend.
Type-Bp
triple pend.
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
BS
Type-B fixed
triple pend.
• 2015年6月にPSL完了予定
• 2015年7月IMCロック、7月にPR3完了予定
• 2015年12月試験運転開始予定
16
JGW-P1503576
2015年7月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温Michelson干渉計
• ASを使わないことに
• IMC WFSもだんだんなくなる
ETMY
ETMX/Y
Type-Bp’
double pend.
PR2/3
Type-Bp
MCe triple pend.
MCi
PSL
2W
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
BS
Type-B fixed
triple pend.
• IMC鏡の導入もまだ
• 2015年8月IMCロック、8月にPR3完了予定
• 2015年12月試験運転開始予定
17
JGW-G1503794
2015年10月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温Michelson干渉計
• 試験運転開始を3月に延期
• 実際にIMC鏡導入は12月
ETMY
ETMX/Y
Type-Bp’
double pend.
PR2/3
Type-Bp
MCe triple pend.
MCi
PSL
2W
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
BS
Type-B fixed
triple pend.
• 2015年10月PR3テスト開始
• 2015年11月IMCロック、12月にPR3完了予定
• 2016年3月試験運転開始予定
18
JGW-G1504335
2016年1月時点でのiKAGRA案
• 3 km常温Michelson干渉計
• PR2の耳に欠陥、
防振系全体の大幅簡略化
PSL
2W
ETMX/Y
TAMA PRM
double pend.
PR2
fixed mirror
PR3
Type-Bp’
double pend.
MCe
MCi
ETMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
• 2016年1月IMCロック達成
• 2016年2月PR3完了予定
• 2016年3月試験運転開始予定
BS
BS
CLIO BS
double pend.
19
JGW-G1604828
2016年2月~3月のiKAGRA
• 3 km常温Michelson干渉計
• 2月8日BS導入完了
• 2月19日ETMX/Y導入完了
PSL
2W
ETMX/Y
TAMA PRM
double pend.
PR2
fixed mirror
PR3
Type-Bp’
double pend.
MCe
MCi
ETMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
BS
CLIO BS
double pend.
• 2月25日PR3導入完了
• 3月8日ETMXに光到達
• 3月15日試験運転開始を25日からに延期決定
20
2016年3月のiKAGRA
• 3 km常温Michelson干渉計
• 3月18日MICH初ロック
PSL
2W
ETMX/Y
TAMA PRM
double pend.
PR2
fixed mirror
PR3
Type-Bp’
double pend.
MCe
MCi
ETMY
PR2
MCo
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
BS
CLIO BS
double pend.
• 3月25日試験運転開始
• IFIからBSあたりの真空引きは諦めた
21
iKAGRAはなぜ遅れたのか
• 東日本大震災、湧水など予想できなかった災害
• 慢性的な人手不足、予算不足
• 無茶なスケジューリング
- 準備状況、成熟度の評価が甘かった
- 間に合うと言っているから、ではだめ
- 当事者意識を持っていなかった
- 再三指摘、でも対応が遅れた
• 数多くのスケジュール・構成変更
- 結果として無駄な仕事があった
- 理由が不明確
- スケジュールを信じる人がいなくなっていく
- 「どうせ間に合わない」
22
bKAGRAでは
• スケジュールや構成の変更はしない
そのために現実的なスケジュールを立てる
多くの人を納得させる
• スケジュールを立てるだけではなく、守る
日々進展を評価して、微調整する
バッファをうまく使う
• それでも間に合わなかったら、遅れた理由を全体
に報告して、修正を行う
• iKAGRAのときもわかっていたはず
• 大型計画ではあたりまえのことをするのが難しい
• どうする？
23
とりあえず問題
• 「とりあえず」作ったものが後々問題になり、ト
ラブルシュートに時間がかかる
• 光学部品のゆるみ、ケーブルをねじ止めしない、
本来のボルトじゃないものを使うなど
EXAテーブルが真空引き中に浮いた。これによりボルトの再調査が入ることになり、調査中に光軸を失った
ケーブルが外れていたことがわからず、
RF PDを持ち帰ってテストしたりした
24
安全上の問題
• 2015年10月22日 VIS作業中に指をはさみ怪我
• 2016年1月5日クリーンブースボルト
締め忘れ発覚
• 2016年3月11日 EXAが浮く
• 2016年3月14日 EXAビューポート破裂
• 現場調査が十分されないまま進んだ
• 報告も遅れた(またはされ
なかった)
僕が知らないのもいっぱ
いありそう
• 急ぎすぎて取り返しがつか
ないことにならないよう
25
その他もろもろの問題
• リモートアクセスの制限問題
リモートがうまく貢献できるような環境が必要
• 神岡サイトとオフサイトの対立問題
神岡で「勝手に」方針が決まる
• 英語日本語問題
klog、コミッショニングメーリス
• 担当者、責任者、リーダーが誰なのか問題
基本的にいない
• 設計図がない問題
基本的にない
• 設計図があっても設計図通りに作らない問題
いろいろありますね
26
設定間違いなど
• iKAGRAは急ぎすぎて、いろいろ間違えたまま試
験運転開始してしまった
ETMコイル行列の間違い(3月)
各鏡に独立な較正ピーク入れてなかった(4月)
IMC用光てこの較正間違い(3,4月、要確認)
地震計信号の較正間違い(4月)
guardian設定間違い(4月)
RF信号のIとQ間違い(4月)
• 何がiKAGRAなのかの定義がなかった
• 事前の「設計図」、複数人での
十分なチェックが必要
27
まとめ
• やっぱり干渉計はものすごく楽しかった
多くの人に干渉計作業・シフトに加わって
もらい、人材育成や士気の向上につながった
• 経験も積んだし、技術も向上した
• 一方で多くの課題が残されていることも忘れては
ならない
• 「サルでもできる」スケジュールが必要
(KAGRAにはスーパーマンがたくさんいるけど)
スーパーマンや奇跡に頼ってはいけない
自分たちはサルだということを自覚する
• bKAGRAはもう始まっている
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bKAGRA2018の干渉計構成(案)
• 3 km低温Michelson干渉計
• 中出力レーザー？(40 W?)
• power recyclingは入れるかも
(入れた方が士気が上がる
と思う)
PSL
?W
ETMX/Y
Cryopayload fixed
double pend.
(Type-A test in parallel)
PRM/2/3
Type-Bp modified
triple pend.
MCe
MCi
ETMY
PRM
MCo
PR2
IFI
MCi/o/e
Type-C
stack and double pend.
ETMX
PR3
BS
SR2
• SRMも余裕があれば
SR3
• 主な争点
低温ペイロードが間に合うか
常温懸架系が間に合うか、レーザーをどうするか
BS, SR2/3
Type-B
IP and quadruple pend.
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bKAGRAに向けて
• 低温ペイロードに力を入れるのは必須
デザインレビュー
他のグループがその影に隠れてさぼっていてはもちろんだめ
• PSLの開発も大変(デザインはほぼできてる)
2017年1月まで柏で2Wでの統合テスト
2017年3-8月に神岡にインストール
• 干渉計関連では
回路と配線図の作成
干渉計モデリング
デジタル系の開発(simulated plantの開発)
ALS(green locking)の設計
出射光学系の設計
30

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