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Geant4によるJ-PARCリニアックのビームロスの研究

Simulation study on beamloss at J-PARC linac by using Geant4

丸田 朋史

Maruta, Tomofumi

大強度陽子加速器施設(J-PARC)はMWクラスの陽子加速器であり、ビーム強度はKEK-PSの100倍以上である。このような大強度加速器で問題になるのがビームロスによる機器の放射化である。放射化は手作業によるメンテナンス作業に時間的な制限を与えるため、加速器の安定的な運用にとって大きな障害になる。現在のところ、J-PARCリニアックの放射化の最大の原因は、負水素イオンと残留ガスとの散乱である。これを研究し、抑制するための方策を検討するには、散乱断面積等の物理量に則ったシミュレーションツールが必要不可欠である。そこで私は、Geant4をもとに負水素イオンビームと残留ガスとの相互作用をシミュレートするライブラリを開発し、実際にリニアックのロスのシミュレーションを行った。本発表ではシミュレーションツールの内容、及びJ-PARCリニアックのビームロスのシミュレーションの結果について報告する。

Suppression of a beam loss is the key issue to operate an accelerator stably for a long term, because the beam loss makes accelerator components radioactivated and a High radioactivation becomes an obstacle for maintenance works by hand. One of the major origins of the beam loss at the J-PARC linac is the scattering process of beam particles (H$$^{-}$$ for J-PARC Linac) with residual gas inside the beam duct. For the study on the beam loss coming from the H$$^{-}$$ scattering process, I developed a library that can handle H$$^{-}$$ and H$$^{0}$$ by Geant4 toolkit. I will introduce some parameters, especially for cross sections of H$$^{-}$$ and H$$^{0}$$, in the library and show some simulation results with the library.

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