The Path to 1 MW; Beam loss control in the J-PARC 3-GeV RCS

1MWへの道; J-PARC 3-GeV陽子シンクロトロンにおけるビーム損失低減

發知 英明  ; 原田 寛之  ; 加藤 新一; 金正 倫計  ; 岡部 晃大  ; Saha, P. K.   ; 菖蒲田 義博   ; 田村 文彦   ; 谷 教夫  ; 渡辺 泰広  ; 山本 風海   ; 山本 昌亘   ; 吉本 政弘  

Hotchi, Hideaki; Harada, Hiroyuki; Kato, Shinichi; Kinsho, Michikazu; Okabe, Kota; Saha, P. K.; Shobuda, Yoshihiro; Tamura, Fumihiko; Tani, Norio; Watanabe, Yasuhiro; Yamamoto, Kazami; Yamamoto, Masanobu; Yoshimoto, Masahiro

J-PARC 3-GeV RCSは、2015年1月に1MW相当のビーム加速を達成したところであり、それ以来、ビーム損失の低減を目指した大強度ビーム試験を精力的に展開している。2015年10月のビーム試験では、ペイント入射の最適化により空間電荷由来のビーム損失を最小化させると共に、色収差や加速過程のチューンを制御することでビームの不安定化を抑制することに成功した。また、その後に実施したビーム試験では、新規導入した補正四極電磁石と共に、Anti-correlatedペイント入射を併用することでペイント範囲を2倍に拡幅することに成功し、その結果、入射中の荷電変換フォイル上での散乱現象に起因したビーム損失を大幅低減させることができた。こうした一連のビーム調整により、1MW運転時のビーム損失は、十分に許容範囲内と言えるレベルにまで大幅低減された。本発表では、ビーム増強過程で顕在化したビーム損失の発生機構やその低減に向けた取り組みなど、大強度加速器におけるビーム物理についての話題を中心に、RCSビームコミッショニングの進捗状況を報告する。

The J-PARC 3-GeV RCS has achieved a 1-MW beam acceleration in January 2015. Since then, a large fraction of our effort has been focused on reducing and managing beam losses. In the beam test in October 2015, we successfully minimized space-charge induced beam loss by optimizing the injection painting technique, as well as suppressed beam instability by controlling the tune and the chromaticity. In addition, in the recent beam test, the transverse painting area was successfully expanded by introducing both quadrupole correctors and anti-correlated painting scheme, by which a foil scattering part of beam loss during charge-exchange injection was further reduced. By such recent efforts, the 1-MW beam operation is now estimated to be established within a permissible beam loss level. In this talk, recent progresses of RCS beam commissioning are reported with particular emphasis on our approaches to beam loss issues.