Recent progress of 1-MW beam tuning in the J-PARC 3-GeV RCS

J-PARC 3-GeV RCSにおける1-MWビーム調整の進捗報告

發知 英明  ; 原田 寛之  ; 加藤 新一; 金正 倫計  ; 岡部 晃大  ; Saha, P. K.   ; 菖蒲田 義博   ; 田村 文彦   ; 谷 教夫  ; 渡辺 泰広  ; 山本 風海   ; 吉本 政弘  

Hotchi, Hideaki; Harada, Hiroyuki; Kato, Shinichi; Kinsho, Michikazu; Okabe, Kota; Saha, P. K.; Shobuda, Yoshihiro; Tamura, Fumihiko; Tani, Norio; Watanabe, Yasuhiro; Yamamoto, Kazami; Yoshimoto, Masahiro

RCSは、2015年1月に1MW相当のビーム加速を達成したところである。RCSのような大強度陽子加速器では、ビーム損失により生じる機器の放射化が出力強度を制限する最大の要因となるため、ビーム損失の低減が1MWという設計出力での連続運転を実現するための重要な研究課題となる。2015年10月のビーム試験では、ペイント入射の最適化により、空間電荷由来のビーム損失をほぼ最小化することに成功した。また、その後に実施したビーム試験では、新規導入した補正四極電磁石と共に、Anti-correlatedペイント入射を採用することでペイント範囲の拡幅に成功し、その結果、入射中の荷電変換フォイル上での散乱現象に起因したビーム損失を大幅低減させることができた。こうした一連のビーム調整により、1MW運転時のビーム損失を十分に許容範囲内と言えるレベルにまで抑え込むことに成功した。本発表では、ビーム増強過程で顕在化したビーム損失の発生メカニズムやその低減に向けた取り組みなど、RCSビームコミッショニングにおける最近の成果を報告する。

The J-PARC 3-GeV RCS achieved a 1-MW beam acceleration in January 2015. Since then, a large fraction of our effort has been focused on reducing and managing beam losses. Major part of beam loss, such as space-charge induced beam loss, was well minimized by introducing injection painting. Uncontrolled beam loss arising from large-angle foil scattering during charge-exchange injection was also reduced drastically by the expansion of the transverse painting area, which was achieved by introducing quadrupole correctors and anti-correlated painting. By such recent efforts, the 1-MW beam operation is now estimated to be established within a permissible beam loss level. This paper presents the recent progress of 1-MW beam tuning, especially focusing on our approaches to beam loss issues.