A 175MHz RFQ design for IFMIF project

IFMIFプロジェクトのための175MHz RFQの設計

前原 直; 森山 伸一; 杉本 昌義; 齋藤 雄一*; 三枝 幹雄*

Maebara, Sunao; Moriyama, Shinichi; Sugimoto, Masayoshi; Saito, Yuichi*; Saigusa, Mikio*

国際核融合材料照射施設は、D-Liストリッピング反応を用いた加速器による中性子照射施設である。要求されるビーム電流250mAは、125mAの2つの加速器ビームラインにより合成され、その入射器,RFQ,DTLの出力エネルギーは、それぞれ0.1,5と40MeVである。125mAの大電流を加速のために175MHzの運転周波数が採用された。大電流ビームシミュレーションの結果、全長12mのRFQがRF入射電力2.3MW CWよりエミッタンスの広がりを最小限に抑えるために設計された。このようなRFQに対して、ループアンテナを採用したRF入力結合系,同軸高周波窓,34ポートによる立体回路の設計をMW-Studioコードで行った。1つのループアンテナあたり200kW-CWの耐電圧を得るために、4 1/16"の同軸導波管を採用し、4ループアンテナ入射方式により、加速空洞内の電界分布の歪みを1%以内にできることが判明した。

The IFMIF is an accelerator-based neutron irradiation facility employing the D-Li stripping reaction. The required beam current of 250 mA is realized by two beam lines of 125mA, and the output energies at injector, RFQ and DTL were designed to be 0.1, 5 and 40 MeV, respectively. The operation frequency of 175MHz was selected to accelerate the large current of 125mA. After an intensive beam simulation, the RFQ with a total length of 12m was designed to keep the minimum emittance growth with the RF injection power of 2.3MW CW. For such a 175MHz RFQ, a design for RF input coupler with loop antenna and co-axial window, supplying RF power shared by 3 4 ports, was conducted by using MW-Studio code. In order to withstand the voltage exceeding 200kW CW per one loop antenna, the co-axial line of 4 1/16" diameter is necessary, and it is found that the electric field distortion factor less than 1% can be achieved in beam bore only by employing the 4-loop antenna configuration providing the same power for each quadrants.