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J-PARC 3GeVシンクロトロンでの大強度運転の状況

Status of J-PARC 3 GeV rapid cycling synchrotron under the high power operation

山本 風海   ; 金正 倫計  

Yamamoto, Kazami; Kinsho, Michikazu

J-PARCでは2014年夏季にイオン源の増強を行い、リニアックは設計性能のピーク電流50mAでの運転が可能となった。3GeVシンクロトロン(3GeV Rapid Cycling Synchrotron, RCS)でも夏の保守作業期間に大強度ビームを受け入れるための準備作業を進め、作業後に設計最大出力である1MW相当の出力を達成すべく調整を開始した。調整の初期段階において、800kW相当を超えた加速粒子数での運転時に高周波加速空胴の電源出力が不足し、バケツが維持できずほとんどのビームが失われることが判明した。そのため、空胴共振点を変更し必要な電流値を下げる、電源出力の余裕分を使用しインターロックの値を見直す、等の対処を行い、年明けの調整運転時に1MW相当の試験運転に成功した。また、供用運転としても段階的にビーム出力を増加していき、物質生命科学実験施設(MLF)に向けて500kWの出力での連続運転を達成した。本件では、このような大強度運転を達成するためにRCSで実施した作業内容と、大強度運転条件の下での加速器の状況について報告する。

The J-PARC 3-GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) aims to deliver 1 MW proton beam to the materials and life science experimental facility (MLF) and the main ring synchrotron. While the energy and the peak current of J-PARC linac had been increased in 2013 and 2014, preparations of RCS for 1 MW operation were also arranged. As a result of the injection energy upgrade in 2013, we confirmed that the space charge effect during acceleration process was well eased and the beam loss was drastically reduced. After increment of the peak current from the linac, we tried 1 MW-equivalent operation. This first trial revealed that the power supply of the RF cavity was insufficient to accelerate 1 MW-equivalent beam. The RF system was improved at the end of 2014, and 1 MW-equivalent beam operation was achieved in January, 2015. The beam power for MLF users was also increased to 500 kW in April. In this paper, we report the improvement and status of RCS for high power operation.

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