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J-PARC用負水素イオン源のセシウム添加実験

Cesium seeding experiment for J-PARC H$$^{-}$$ ion source

滑川 裕矢; 上野 彰; 大越 清紀; 小栗 英知; 池上 清*

Namekawa, Yuya; Ueno, Akira; Okoshi, Kiyonori; Oguri, Hidetomo; Ikegami, Kiyoshi*

現在J-PARCで稼動中の負水素イオン源は、セシウム不使用状態にて最大ビーム電流38mAを得ている。この性能は、J-PARC当初目標であるビームパワー0.6MW実現のための要求値を満たしているが、最終目標1MWの実現に必要な60mAには及んでいない。そこでJ-PARCでは、現行機のビーム大強度化実験を継続するとともに、これと並行して現行機のバックアップ機を用いてセシウム添加実験にも着手した。タングステンフィラメントによる実験にて目下、アークパワー15kWでビーム電流70mAを得ており、このような低パワーで大電流ビームを引き出せたことはセシウム添加型イオン源の課題であるセシウム導入量の低減化につながると期待できる。今後、フィラメントの種類や形状、プラズマ生成室内各部の温度制御を含めたセシウム添加方法、及びプラズマ閉じ込め磁場等の最適化実験を行い、セシウム添加型イオン源の実用性を検証する。

The J-PARC H$$^{-}$$ ion source succeeds in producing a beam current of 38 mA without seeding Cs. It satisfies the requirement of the J-PARC 1st stage in which a beam power will be 0.6 MW. However a beam current of more than 60 mA is necessary for the J-PARC 2nd stage in which a beam power will be 1 MW. Therefore, two R&D(research and development)'s are being carried out in order to increase the beam current. One is without seeding Cs and the other is with seeding Cs. In the latter R&D, a beam current of 70 mA is produced with a W-filament and an arc-power of 15 kW. The low arc-power, will be helpful for reducing the Cs consumption rate. The lower Cs consumption rate is necessary for the stabler operation against sparking in high voltage gaps. The practicability of the ion source with seeding Cs is examined by optimizing the filament material and shape, the Cs seeding system including the temperature control of each part of plasma chamber and the plasma confinement magnetic field.

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