Vacuum technologies in high-power proton accelerators

大強度陽子加速器における真空技術

神谷 潤一郎   

Kamiya, Junichiro

従来の加速器における真空システムの役割は、ビームと残留分子の相互作用によるビームロスを引き起こさないために、ビームラインを十分に低い圧力に保つことである。大強度陽子ビーム加速器においては、大口径・大容積のビームラインをそのような低い圧力に保つこと自体が大きな開発要素である。加えて、大強度ビームを起因とする付加的ガス放出を抑えるための処理、さらに耐放射線性、低放射化性能をもつ機器等は、大強度陽子ビーム加速器に特徴的な開発要素である。J-PARC 3GeVシンクロトロンは世界的にも最大級のビームパワーを出力する陽子ビーム加速器であり、そのような開発を真空システムへ適用し、安定したビーム供給を実現している。本報告では、J-PARC 3GeVシンクロトロンの設計思想、及びそれに基づいて開発された構成機器と真空システムの性能等を通して、最新の陽子シンクロトロンにおける超高真空システムを総覧することを目的とする。

Basic role of the vacuum systems in conventional particle accelerators is to maintain enough low pressure in the beam lines to guarantee the beam lifetime. In high power proton beam accelerators, the requirement for the vacuum system is much tougher due to the large size vacuum devices and high radioactivation. In addition, it is essential to pre-treat the vacuum materials in order to suppress pressure instability due to gas desorption from the vacuum wall originating from the large amount of the charged particles. Further, the rapid evacuation from the atmospheric pressure to the UHV after maintenance is also required to ensure the beam operation time. We aim to present the typical vacuum technologies in high power proton beam accelerator by introducing the vacuum system of J-PARC, especially of 3GeV rapid cycling synchrotron (RCS).