Beam instrumentation at the 1 MW Proton beam of J-PARC RCS

J-PARC RCSでの1MW運転のためのビーム診断系

山本 風海   ; 林 直樹  ; 岡部 晃大  ; 原田 寛之  ; Saha, P. K.   ; 吉本 政弘  ; 畠山 衆一郎; 發知 英明  ; 橋本 義徳*; 外山 毅*

Yamamoto, Kazami; Hayashi, Naoki; Okabe, Kota; Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.; Yoshimoto, Masahiro; Hatakeyama, Shuichiro; Hotchi, Hideaki; Hashimoto, Yoshinori*; Toyama, Takeshi*

J-PARCの3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron, RCS)では300kWの出力で物質生命科学実験施設(MLF)およびメインリングへビームを供給してきた。2014年の夏季シャットダウン時に、1MW出力を目指してリニアックでイオン源およびRFQの入れ替えを行った。1MWで信頼性の高いビーム運転を行うためには、さらなるビームロスの低減が必要となる。また、ユーザにとってはビーム出力が上がった際のビームのクオリティも重要である。そのために、入射および出射ビームのハローの測定精度が上がるようモニタの開発を進めた。具体的には、入射ビームのハロー測定用にはバイブレーションワイヤモニタ(VWM)とリニアック-3GeVシンクロトロン輸送ライン上のスクレーパを利用するモニタ二種類の開発を行い、VWMに関しては原理実証を終え、スクレーパを利用するモニタに関しては既存のモニタと比較して一桁以上感度を向上することに成功した。出射ビームのハロー測定では、OTRモニタを用いてビーム中心部と比較しての量のハローまで測定できるようになった。また、RCSからのビーム取り出し後に遅れて出る陽子がわずかでも存在すると、MLFで計画されているミュオン-電子転換過程探索試験DeeMeにおいてバックグラウンドの元となり、実験の精度が大きく低下する。このような陽子を測定する手法を開発し、予備試験によってその存在比がコアビームの程度であり要求を満たすことを確認した。

Rapid Cycling Synchrotron (RCS) of Japan Proton Accelerator Complex (J-PARC) is providing more than 300 kW of proton beam to Material and Life science Facility (MLF) and Main Ring (MR). Last summer shutdown, a new ion source was installed to increase output power to 1 MW. In order to achieve reliable operation of 1 MW, we need to reduce beam loss as well. Beam quality of such higher output power is also important for users. Therefore we developed new monitors that can measure the halo with higher accuracy. We present beam monitor systems for these purposes.