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Uncut core loaded cavity with parallel inductor to reach Q=2 for J-PARC RCS

アンカットコアと並列インダクタを用いたJ-PARC RCSのためのQ=2空胴

Schnase, A.; 長谷川 豪志; 野村 昌弘; 田村 文彦 ; 山本 昌亘; 穴見 昌三*; 絵面 栄二*; 原 圭吾*; 橋本 義徳*; 大森 千広*; 高木 昭*; 戸田 信*; 吉井 正人*

Schnase, A.; Hasegawa, Katsushi; Nomura, Masahiro; Tamura, Fumihiko; Yamamoto, Masanobu; Anami, Shozo*; Ezura, Eiji*; Hara, Keigo*; Hashimoto, Yoshinori*; Omori, Chihiro*; Takagi, Akira*; Toda, Makoto*; Yoshii, Masahito*

J-PARC RCSの加速空胴の最適なQ値はQ=2である。まずカットコアを用いる構成を検討した。カットコア空胴の場合、タンクの中の半割りのコア間距離を適切にすることにより、要求されるQ値を実現する一方、インピーダンスは保たれる。しかし、間隔の狭いカットコア空胴の実現には困難が伴うことがわかった。次に、Q=2のハイブリッド空胴を検討した。6個のタンクのうち4個はアンカットコア(Q=0.6)で満たされ、2個はより広い距離(Q=4)のカットコアで満たされる。Q=4のカットコアは、Q=2の場合より間隔が広く、より製作がしやすい。しかし、カットコアの製造には未だ問題が残っていたため、day-1オペレーションはアンカットコア空胴で開始される予定となった。しかし、Q=0.6の場合、最大ビームパワーに制限がある。この発表では、ハイブリッド空胴に基づき、アンカットコア空胴に高いQ値のインダクタとコンデンサーの平行な回路を加えることで、共振周波数をアンカットコア空胴の場合の1から1.7MHzに変えるとともに、Q値を0.6から2に変えるための実現方法を示す。その結果アンカットコアで満たされた空胴により、ほぼ完全なビームパワーでのオペレーションが可能となる。

The optimum quality factor of the acceleration cavities for the J-PARC Rapid Cycling Synchrotron is Q=2. The first approach used cut-cores, where the distance between core halves in the cavity tank defines the quality factor while keeping the shunt impedance. Problems in core manufacturing made it unlikely that such cavities can operate for long time. The next step was a Q=2 hybrid structure; 4 of the 6 cavity tanks are filled with uncut cores at Q=0.6 and only 2 tanks are loaded with cut cores at wider distance (Q=4), which is easier to manage. Issues with the cut-core manufacturing remained, so RCS day-1 operation will start with uncut core cavities. However, Q=0.6 limits the maximum beam power. We present an idea, based on the hybrid cavity to add a parallel high quality circuit of inductor and capacitor to change the resonant frequency from 1 to 1.7 MHz and the total Q-value from 0.6 to 2, thus enabling almost full beam power operation of RCS with uncut cores loaded cavities.

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