Design of a CW high beam powerelectron linac

連続波高ビーム出力の電子線形加速器の設計

王 元林

Wang, Y.

放射性物質を扱う高出力の加速器開発を目的に、試験用の連続波電子線型加速器の設計を行った。この加速器は、室温で運転され、出力1.2MWのL-バンド連続波を供給する2台のクライストロンでエネルギーが投入されて、100mAの電子を10MeVに加速することが出来る。平均ビーム出力はデューテイファクター20100%の時に200KW1MWである。設計では、加速管に進行波還流型の加速管を採用した。この型の加速管には、高い加速率を維持したままビームブレークアップ(ビーム散乱)の防止するため加速部を短く設計できる利点がある。これらの設計の際は、特別な工夫を加え、またそれに基づく設計計算も行った。加速管構造の寸法とパラメータの決定は変分法に基づく計算で行った。計算で得たマイクロ波の共鳴周波数は、実測値と1/100%オーダーの誤差範囲内で一致した。現在、設計した加速器の要素開発を大洗工学センターで進めている。

A test CW electron linac is designed to develop a high power accelerator to treat waste radioactive material. The linac is to be operated at the room temperature and is energized by two 1.2MW CW L-band klystrons to produce an electron beam with the energy of 10MeV and current of 100mA. The average beam power is 200KW-1MW for the duty factor 20%-100%. In designing such high power electron linear accelerator, an accelerating section having a traveling wave resonant ring is adopted. By adopting such type of acceleration section, it became possible to choose very short length of the accelerator sections to elevate the threshold current of beam break-up (BBU) keeping the high accelerator efficiency. In designing the linac with the traveling wave resonant ring, some special considerations and calculations are introduced. The variational method is used to calculate the sizes and parameters of the disk-loaded accelerator structure. There is the discrepancy of the order of a few hundredth of one percent between the calculated frequency and the experimental one. A kind of internal cooling water structure is adopted to disperse the generated heat by RF efficiently. Currently, its components development is in progress at OEC.