J-PARC 3GeV RCS入射部コリメータの最適化

Optimization for the additional collimation system of J-PARC RCS

加藤 新一*; 山本 風海   ; 山崎 良雄 ; 吉本 政弘  ; 神谷 潤一郎   ; 原田 寛之  ; 金正 倫計  

Kato, Shinichi*; Yamamoto, Kazami; Yamazaki, Yoshio; Yoshimoto, Masahiro; Kamiya, Junichiro; Harada, Hiroyuki; Kinsho, Michikazu

J-PARC 3GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS)では、H-入射を行っているため入射点に荷電変換フォイルを設置している。このフォイルでおもに周回ビームが衝突し多重散乱されることにより、アパーチャが狭いH0ダンプと周回ビームとの分岐点やその直下流のBeam Position Monitor (BPM)でロスが発生している。さらなる大強度出力のためにはこのロスを緩和,局所化しなければならない。そこでH0ダンプ分岐ダクトに、フォイルでの散乱粒子を吸収するコリメータブロック(吸収体)を組み込んだコリメーションシステムを導入する検討を進めている。ここで導入される吸収体は、ビーム中心からの位置のみならず、散乱粒子が吸収体側面を掠ることによる粒子生成を防ぐために、ビーム軸方向に対する角度も調整できる設計とした。このコリメーションシステムを最適化するためには、散乱粒子と吸収体との衝突により生成する粒子まで含めたシミュレーションが必要不可欠である。そこで、粒子のトラッキングにはおもにSADを、散乱粒子と吸収体との衝突にはGEANT4を用い、吸収体の位置及び角度を最適化した。本発表では、これらのシミュレーション結果を報告する。

In the J-PARC RCS, the significant losses were observed at the branch of H0 dump line and the Beam Position Monitor which was put at the downstream of the H0 dump branch duct. These losses were caused by the large angle scattering of the injection and circulating beam at the charge exchange foil. To realize high power operation, we have to mitigate these losses. So, we started to develop a new collimation system in the H0 branch duct. In order to optimize this system efficiently, we primarily focused on the relative angle of collimator block from scattering particles. We simulated behavior of particles scattered by foil and produced by collimator block and researched most optimized position and angle of the collimator block. These simulation were performed by SAD and GEANT4. We present simulation results and anticipated performance of this new collimation system.