Development of an H ion source for the high intensity proton Linac

大強度陽子加速器用負水素イオン源の開発

小栗 英知  ; 奥村 義和; 長谷川 和男; 滑川 裕矢*; 下岡 隆*

Oguri, Hidetomo; Okumura, Yoshikazu; Hasegawa, Kazuo; Namekawa, Yuya*; Shimooka, Takashi*

原研では素粒子原子核研究、物質生命科学研究及び核変換技術開発を目的としたビームパワー1MWの大強度陽子加速器施設の建設を計画している。本計画で使用する負イオン源では、ビーム強度60mA以上、規格化エミッタンス0.15pimm.mradのビーム引出が要求されている。そのため体積生成型負イオン源を設計・製作し、目標達成に必要な実験データの収集を行った。イオン源のソースプラズマはタングステンフィラメントを用いたアーク放電にて生成する。ビーム強度を上げるために、アークチェンバー中にセシウム蒸気を導入する。ビーム引き出し系は3枚の電極で構成され、ビーム孔の寸法は8mmである。今までのところ、ビームエネルギー70keV、デューティー5%の条件下でアーク放電電力30kWに対しビーム電流40mAのビーム引き出しに成功している。セシウムを導入するとビーム強度はアーク放電電力に比例して増加することが分かったので、今後、さらに大出力のアーク電源を用いてビーム試験を行う予定である。

At JAERI, a high intensity proton accelerator with a beam power of 1 MW has been proposed to pursue the nuclear-particle physics, materials and life sciences and R&D for nuclear transformation. A negative hydrogen ion source for the accelerator is required to extract a peak beam current of more than 60 mA with a normalized emittance of 0.15 pimm.mrad (rms). We have designed and tested a volume production type negative ion source to accumulate experimental data to fulfill the requirement for the accelerator. The source plasma is produced by an arc discharge using tungsten filaments. The cesium vapor is introduced into the arc chamber to enhance the beam current. The beam extractor consists of three electrodes with a single aperture of 8 mm in diameter. The negative ion beam current of 40 mA was achieved with a duty factor of 5 % at the beam energy and arc discharge power of 70 keV and 30 kW, respectively. The beam current increased linearly with the arc power in the cesium operation. The beam test by using a more powerful arc power supply is in progress.