Beam loss suppression by improvement of vacuum system in J-PARC RCS

J-PARC RCSでの真空改善によるビームロス低減

神谷 潤一郎   ; 金正 倫計  ; 能代谷 彰二; 山本 風海   

Kamiya, Junichiro; Kinsho, Michikazu; Noshiroya, Shiyoji; Yamamoto, Kazami

大強度ビーム加速器においては、ビームラインの圧力はビームロスに直接影響を及ぼす重大な要素である。J-PARC RCSは1MWビーム出力を目標とした、世界おいて最も大強度のビーム加速器である。現状RCSにおいて、ビーム入射ラインにおける圧力がビームロスの原因のひとつとなっている。この入射ラインではリニアックからのHビームがビームラインの残留ガスとの相互作用によって電子を剥離され、Hへと変換されている。Hは荷電を持たないため入射セプタム電磁石で曲げられずに真空壁へ衝突する。そのような状況を改善するために、入射ラインに真空ポンプを導入し、ビームラインの残留ガスを低減することを行った。結果、圧力を10Pa台から10Pa台へと低減することができ、ビームロスを5分の1にまで低減することに成功した。本論文では、真空ポンプの選定、圧力分布予想及び実測に基づいた前述の成果を報告する。

In high power beam accelerators, pressure of the beam line directly affects the amount of the beam loss. J-PARC RCS is one of the most high power beam accelerators in the world. It aims the 1MW beam power, which corresponds to the average and peak beam current of 333 A and about 10 A, respectively. In the present stage, the injection line called L3BT line (Linac to 3GeV Beam Transport line), is the section, where the pressure notably produces the beam loss. In this section, H beam from Linac was converted to H beam by charge stripping due to the interaction between H beam and the residual gas molecules. Such H beam was not bended by the injection septum magnets and directly hit the vacuum wall. We decided to add the vacuum pumps in this section to reduce the residual gas molecules in the beam line. In this paper, we will present the effectivity of the additional pumps by showing the relation between the beam line pressure and beam loss.