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J-PARC用高周波駆動負水素イオン源の開発

Development of RF-driven negative hydrogen ion source for J-PARC

上野 彰; 滑川 裕矢; 大越 清紀; 池上 清*; 高木 昭*; 小栗 英知; 山崎 宰春

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

J-PARC加速器では、目標ビーム電力1MW達成のため、ピークビーム電流60mAの負水素イオン源の開発が行われている。米国オークリッジ国立研究所SNS(Spallation Neutron Source)施設の負水素イオン源(定常運転時/試験時RFQ出射ピークビーム電流38/56mA)用に開発されたRFアンテナを使用した高周波駆動負水素イオン源の開発状況を報告する。ビーム引き出し系は、基本的にJ-PARCイオン源のものを使用した。プラズマ容器内直径$$phi$$100mmから$$phi$$120mmへの拡大によるプラズマ電極温度制御用水冷管付プラズマ電極冷却板の追加、セシウム(Cs)添加用オーブンの追加、天板変更によるRFアンテナの使用、及び、ロッドフィルターフランジの追加によるプラズマ電極付近の低温プラズマの生成を可能にしている。パルス高周波デューティ2.5%(1ms$$times$$25Hz),Csオーブン温度175$$^{circ}$$C,プラズマ電極水冷(電極温度33$$^{circ}$$C)の条件で、ピーク電流60mAの負水素イオンビームの生成に成功した。

In order to achieve the design beam power of 1MW, a negative hydrogen ion source with a peak beam current of 60 mA is under development. The status of an rf-driven source using an rf-antenna developed at SNS of ORNL (Oak Ridge National Laboratory) is reported. The beam extraction system is the same with the J-PARC ion source, which is using a lanthanum hexaboride (LaB6) filament. The inner diameter of the plasma chamber is enlarged form 100 mm to 120 mm in order to install a water cooled plate attached to the plasma electrode (PE) and a cesium (Cs) oven. The end flange is modified to install the rf-antenna. A rod-filter flange is installed to produce a low-temperature plasma around the PE. In the conditions of the pulsed rf duty of 2.5%(1ms$$times$$25Hz), Cs oven temperature of 175 $$^{circ}$$C and the water cooled PE (PE temperature of 33 $$^{circ}$$C), a negative hydrogen ion beam with a peak beam current of 60 mA is successfully produced.

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