レーザー荷電変換入射実現に向けた高出力レーザー蓄積リングの開発

Laser storage ring with high power for realization of laser stripping injection

原田 寛之  ; Saha, P. K.   ; 山根 功*; 加藤 新一; 金正 倫計  ; 入江 吉郎*

Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.; Yamane, Isao*; Kato, Shinichi; Kinsho, Michikazu; Irie, Yoshiro*

大強度陽子加速器では、負水素イオンを炭素膜にて陽子へと変換しながら入射する荷電変換入射を適用している。この入射手法は、大強度の陽子ビームを生成できる反面、ビーム自身が膜で散乱され制御不能なビーム損失が原理的に発生する。また、衝突による膜の破損が生じる可能性がある。大強度陽子ビームの出力や運転効率は、このビーム損失による残留線量や膜の寿命によっても制限される。そのため、さらなる大強度出力には炭素膜を用いた荷電変換入射に代わる新たな入射手法が必須となる。J-PARC 3GeVシンクロトロンでの設計出力を超える大強度化に向けて、レーザーにて電子剥離を行う「レーザー荷電変換入射」を新たに考案し研究開発を進めている。この入射手法を実現するには、既存のレーザーの2桁以上の出力が必要となる。この大きな課題を克服すべく、レーザーを再利用する形で連続的にビームへの照射を可能とする「高出力レーザー蓄積リング」の開発を目指している。本発表では、レーザー荷電変換入射の概要を紹介し、開発を行う高出力レーザー蓄積リングを説明する。

The high-intensity proton accelerator adopts a charge exchange injection scheme, which injects with exchanging from negative Hydrogen ion to proton by using carbon foil. This scheme can realize high intensity proton beam but the uncontrolled beam losses are caused by scattering between beams and the foil. Additionally, the collision may occur the foil beak. Therefore, a new injection scheme for higher intensity is needed as an alternative to the foil. In the J-PARC 3GeV RCS, we newly propose and develop a laser stripping injection scheme However, it is necessary that laser power is two order higher than latest laser one. To realize this big issue, we develop the laser storage ring, which can provide laser pulse of high repetition rate by recycling one. In this presentation, we will introduce the laser stripping injection scheme and describe the concept of the laser storage ring with high repetition rate.