Cold test of 600MHz superconducting cryomodule for high intensity proton linac

大強度陽子加速器用600MHz超伝導クライオモジュールの低温試験

大内 伸夫 ; 赤岡 伸雄*; 浅野 博之*; 千代 悦司; 長谷川 和男; 竹田 修*; 吉川 博; 松岡 雅則*; 大谷 利宏*; 加古 永治*; 野口 修一*; 斎藤 健治*

Ouchi, Nobuo; Akaoka, Nobuo*; Asano, Hiroyuki*; Chishiro, Etsuji; Hasegawa, Kazuo; Takeda, Osamu*; Yoshikawa, Hiroshi; Matsuoka, Masanori*; Otani, Toshihiro*; Kako, Eiji*; Noguchi, Shuichi*; Saito, Kenji*

原研では、KEKと共同で超伝導陽子リニアックの開発を進めている。空洞性能とパルス運転時の安定な加速電界を実証するために、600MHz超伝導クライオモジュールを製作した。クライオモジュールは=0.6の超伝導5セル空洞を2台実装しており、運転温度2Kで設計されている。クライオモジュールの低温試験は液体ヘリウム冷却により4Kと2Kで実施し、空洞への熱侵入,負荷Q値,チューニング感度,ヘリウム容器の圧力に対する周波数変化及びローレンツ力デチューニングの測定を行った。測定結果はおおむね設計計算値と良好な一致を示したが、熱侵入量に関しては設計値1.7Wに対して測定値10Wとかなり大きな値を示した。また、ローレンツ力デチューニング量については、1つの空洞は設計値と一致したが、もう一方の空洞は設計値よりも高めの結果となった。また、予備的な横測定として大電力高周波試験を実施し、CW運転で最大表面電界10MV/m、パルス運転で16MV/m(定格電界強度)まで達成した。現在、パルス運転時の安定な加速電界を実証するために、高周波制御系の最適化を行っている。

Development of a superconducting proton linac is in progress in collaboration with KEK. In order to demonstrate cavity performance and to study stable accelerating field in a pulsed operation, a 600MHz superconducting cryomodule has been fabricated. The cryomodule includes two 5-cell superconducting cavities of =0.6 and is designed to perform 2K operation. Cold tests of the cryomodule have been performed at the temperature of 4K and 2K. In the tests, heat leak to the cavities, loaded quality factors, tuning sensitivities, frequency shifts against helium vessel pressure and Lorentz force detuning of the cavities were measured. Most of the measured data agreed with their design values, except for the heat leak and the Lorentz force detuning. As the preliminary horizontal test of the cryomodule, high power RF test has been also performed, where the surface peak fields of 10 and 16 MV/m were achieved in CW and pulsed operation, respectively. Now, the optimization of the RF control system is in progress to demonstrate stable accelerating field in a pulsed operation.