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Operation of kicker system using thyratron of the 3 GeV rapid cycling synchrotron of J-PARC

J-PARC 3GeVシンクロトロンのサイラトロンを使用したキッカーシステムの動作

渡辺 真朗  ; 神谷 潤一郎   ; 菅沼 和明 ; 高柳 智弘   ; 谷 教夫  ; 富樫 智人; 植野 智晶; 渡辺 泰広  

Watanabe, Masao; Kamiya, Junichiro; Suganuma, Kazuaki; Takayanagi, Tomohiro; Tani, Norio; Togashi, Tomohito; Ueno, Tomoaki; Watanabe, Yasuhiro

J-PARCの3GeVシンクロトロンは陽子ビームを入射エネルギーが181MeVから出射エネルギーが3GeVまで加速する。3GeVシンクロトロンはメインリングにビームを入射することと、中性子ターゲットに3GeVビームを輸送する役割を持つ。その陽子ビームはキッカー電磁石によって繰り返し25Hzでビームを取り出される。その磁場の立ち上がり時間は約260nsecであり、フラットトップ長さは840nsecが要求される。パルスフォーミングラインとスイッチング素子のサイラトロンがその立ち上がり時間とフラットトップ長を実現するために用いられている。各電源には2個のサイラトロン(E2V社CX1193C)が用いられている。このサイラトロンが重水素ガスを用いた放電スイッチング素子であるがゆえに、10時間から数日の間に1度、ミスファイヤーや電圧ブレイクダウンを起こすことがある。この論文では、サイラトロンを用いたキッカーシステムの動作とリザーバ・カソードヒータの操作方法の現状について議論する。

3 GeV rapid cycling synchrotron of J-PARC accelerates proton beams from the 181 MeV up to 3 GeV. Proton beams in the RCS are fast extracted by kicker magnets at the repetition rate of 25 Hz. The rise time of the magnetic field is approximately 260 ns due to the propagation time through the coaxial cable and the kicker magnet itself. The flat top length of it is required to 840 ns in order to extract two beam bunches. Pulse forming lines (PFL) and thyratrons are used to make the rise time and the flat top, at the maximum charging voltage of 80 kV. 16 thyratrons are used in the eight power supplies of the kicker system. Since thyratrons are gaseous discharge switching devices, they often make misfire or self-breakdown in several hours. In this paper, present status of operation and voltage adjustment method of the reservoir and cathode heater power supply of the thyratrons in the kicker system are described.

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