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J-PARC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-ceeded Rf-driven H$$^{-}$$ ion source for the J-PARC

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

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

J-PARC第2ステージの要求を満たすイオン源として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実機イオン源をベースに改良を施している。ソースプラズマは30MHz-RFを連続的に印加し、2MHz-RFをパルス的に重畳して生成している。200$$^{circ}$$C$$sim$$240$$^{circ}$$Cに加熱されたオーブン内の蒸気化されたセシウム(Cs)は、圧空バルブ開によりプラズマ生成室内に導入される。ビーム強度は、圧空バルブ開時間によるCs量の最適化、冷却板への圧空量によるPE温度、軸磁場補正用(AMFC)コイル電流による軸磁場補正等により最大化が図られる。無酸素銅製プラズマ真空容器を使用したプロトタイプイオン源で、上記の目標が達成可能であるとの実験結果を2012年報告した。2013年は、ステンレス鋼製プラズマ真空容器の実験結果を報告する。ステンレス鋼製プラズマ真空容器は軽量化を目的に採用しており、あらかじめ真空リークテスト可能なプラズマ電極から天板まで一体化されたプラズマ真空容器をイオン源に組込むことにより、稼働中のJ-PARC実機イオン源と同様、短時間での交換が可能となる。観測された両生成室間の相違点についても報告する。

In order to satisfy the J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) 2nd stage requirements the J-PARC rf-driven H$$^{-}$$ ion source is under development. The source plasma is produced by an about 50 W CW 30 MHz-rf and an about 40 kW pulsed 2 MHz-rf. The Cs is installed into the plasma chamber by opening the Cs-valve between the plasma chamber and the Cs oven, which is heated to 200$$sim$$240 $$^{circ}$$C. The H$$^{-}$$ ion beam current is maximized by optimizing the Cs quantity depending upon the Cs-valve opening time, the PE temperature depending upon the flow rate of the air through the PE cooling plate, the AMFC by the AMFC coil current, and so on. The experimental results using the plasma chamber made of copper, which satisfied the above requirements, were reported last year. The experimental results using the plasma chamber made of stainless steel are presented in this paper. The observed several interesting differences between the two plasma chambers are also presented.

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