J-PARC用セシウム添加高周波駆動負水素イオン源の開発状況

Development of a Cs-seeded RF-driven H ion source for the J-PARC

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

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

現在J-PARC次期計画用イオン源として、ビーム強度: 60mA、パルス幅: ビームフラットトップで500s、繰り返し: 25Hzを目標とした、セシウム添加高周波駆動(RF)負水素イオン源の開発を行っている。現在テスト中のRFイオン源は、J-PARCの実機イオン源をベースにさまざまな改良を施しており、その特徴はSNS(Spallation Neutron Source)で開発された内部RFアンテナを使用、冷却板付プラズマ電極(PE)の採用、セシウムオーブンや軸磁場補正用(AMFC)コイルの追加等である。セシウム添加条件の最適化を図り、さらにAMFCコイルとLEBTソレノイドによる軸磁場補正という新しい手法を用いた結果、現在、ビーム電流77mA、さらにRFQ入口設計値1.5mmmrad内エミッタンスにおいて90%のビームフラクションを得ており、基本ビーム性能としてはJ-PARC次期計画の要求を十分満たす結果である。100時間を超える長時間の連続試験運転を行った結果、1日1回に4分間のセシウム添加で、RF出力40kW時に66mA以上の強度のビームを安定して引き出せることを確認した。

A cesium (Cs) seeded RF-driven H ion source using an internal-antenna developed at the SNS (Spallation Neutron Source) is under development for the J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). The axial magnetic field optimization by using an axial magnetic field compensation (AMFC) coil significantly enhances the H ion beam by typically 10%. An H ion beam with a flat top duty factor of 2.5% (1 ms 25 Hz) of 77 mA, whose about 90% (corresponding to about 70 mA) of emittance of each direction is within 1.5 mmmrad, is successfully extracted. During a demonstration operation over 100-hours, an H ion beam over 66 mA was successfully produced with a relatively low RF power of about 40 kW by seeding Cs for 4-minutes a day.