Stability evaluation for long FB loop delay in the ACS cavity field control for the J-PARC linac 400-MeV upgrade

J-PARC400MeVリニアックにおけるFBループ遅延に対するACS空洞RF制御の特性評価

小林 鉄也

Kobayashi, Tetsuya

J-PARCリニアックの400MeV増強のため、加速周波数972MHzのACS空洞が21台追加される。これらの加速電界制御では、これまでのRFシステムと比べ周波数が3倍高い上にACS空洞の構造は複雑で負荷Q値が8000程度と低いため(DTLは約20000)、FB制御がより厳しい条件となる。特に最下流のデンバチャー2(入射ビーム調整用)空洞では、装置や建屋の都合により空洞とクライストロンが110m以上程離れて設置されることとなり、FBループ遅延も1.5s(通常の約3倍)となる。本稿では、空洞の高周波FB制御の特性について改めて長いループ遅延を含めたRFパルス制御のシミュレーションをし、その特性評価を行った。その結果、PI制御の比例係数は十分でないが積分係数を大きくすることで要求される安定性を確保できることが確認できた。

For 400-MeV upgrade of the J-PARC linac. ACS (Annular Coupled Structure) cavities, which are driven by 972-MHz RF, will be installed. The ACS cavity has complicated structure. Its Q-value is very low and the operation frequency is three times high in comparison with that of the SDTL cavity. So the stabilizing control of the ACS accelerating field will be more difficult than present RF system. Further more the chopped beam loading compensation is required. Especially, a debuncher, which has ACS structure, will be located very far from the klystron, consequently the feedback loop delay will be about 1.5 s. This paper will show the simulation results of the feedback control of the ACS cavity field including long loop delay. As the result, it was found that the required stability could be satisfied by giving high integral gain in FB control.