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大強度陽子加速器用負イオン源のビーム試験

Beam test of the negative ion source for the high intensity proton accelerator

下岡 隆; 小栗 英知  ; 滑川 裕矢*; 富澤 哲男 ; 奥村 義和; 長谷川 和男

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

日本原子力研究所と高エネルギー加速器研究機構が共同で推進する大強度陽子加速器計画では、核破砕反応によって発生する二次粒子を用いて多様な分野の研究を展開するため、既存の加速器を大幅に上回るビーム出力1MWという性能を目指している。これに必要なビームを生成するイオン源には、ビーム電流60mA、デューティー2.5%以上が必要とされる。また、シンクロトロンへの入射効率を上げるため、ビームの種類は負水素イオンが必須となる。原研では、核融合炉で使用する大型負イオン源開発で培われた技術をベースに大強度陽子加速器用体積生成型負イオン源の設計・製作を行い、ビーム試験を進めてきた。その結果、セシウム添加状態において負イオンビーム電流72 mA、規格化RMSエミッタンス0.15$$pi$$mm.mrad の負イオンビーム引き出しに成功した。また、運転ガス流量がパルスビーム電流波形に大きく影響し、16SCCM程度で良好なパルス平坦度が得られることがわかった。これらの開発により要求性能を充分満たすイオン源を実現した。

The high intensity proton accelerator facility project which is conducted jointly by JAERI and KEK is to use the secondary particles produced by nuclear spallation for various science studies. A negative hydrogen ion beam source for the accelerator is required to extract a peak beam current of more than 60 mA with a duty factor of 2.5 %. In addition, the ions should be negatively charged in order to improve the capture efficiency of the beam injected into a synchrotron. At JAERI, a negative ion source for the project has been developed with various technologies based on the large negative ion source for the nuclear fusion application. The negative ion beam current and the rms normalized emittance of 72 mA and 0.15 $$pi$$mm.mrad were achieved in the cesium seeded operation, respectively. A waveform of the pulsed beam current was sensitive to the operation gas flow rate, and became to have a good flatness at about 16 SCCM. These results show that the basic performance of the ion source satisfies the requirement of the ion source for the project.

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