J-PARC MRにおける大強度ビーム取り出し時の空胴電圧変動

Cavity voltage variation at beam extraction in the J-PARC MR

田村 文彦   ; 吉井 正人*; 大森 千広*; 山本 昌亘   ; 野村 昌弘  ; 島田 太平 ; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*

Tamura, Fumihiko; Yoshii, Masahito*; Omori, Chihiro*; Yamamoto, Masanobu; Nomura, Masahiro; Shimada, Taihei; Hasegawa, Katsushi*; Hara, Keigo*

J-PARC MRは現在、ニュートリノ実験に約390kWの大強度陽子ビームを供給している。ビームはキッカー電磁石を用いた速い取り出しにより取り出されるが、ビームの取り出し直後に20マイクロ秒程度の短時間空胴電圧が跳ね上がることがわかった。これは、RFフィードフォワード法によるビームローディング補償信号が、ビーム取り出し後も系の遅延時間だけ出続けることが原因である。MRの金属磁性体空胴は、Q値が22と低いために、ビーム負荷の急激な変動に対して10マイクロ秒程度の応答時間で反応してしまう。ビーム強度の増加につれ、電圧の跳ね上がりが増加傾向にあり、この電圧の跳ね上がりは共振用の真空コンデンサの寿命に関連があると考えられるため、対策が必要である。本発表では、跳ね上がりの抑止の結果およびビームローディングの解析について示す。この電圧変化はRCSではより影響が大きいが、RCSへの応用も期待できる。

J-PARC MR provides high intensity proton beams of 390 kW to the neutrino experiment. The proton beams are extracted by fast extraction. It has been found that the cavity voltage goes up for about 20 s just after extraction. It is because the rf feed forward system for beam loading compensation outputs compensation signals for its system delay. The MR cavity has a relatively low Q value of 22 and the cavity voltage can varies in the order of 10 s. The voltage variation of the cavity voltage increases with the beam intensity and it is a possible reason of the damage of the gap capacitors. A counter measure using the inhibit function of the summation amplifier in the LLRF system has been applied. In this presentation, we present the details of the cavity voltage variation and the results of the counter measure. Also, we present the analysis of beam loading using the voltage variation.