J-PARC 3GeV陽子シンクロトロンにおける1MW運転時のビーム損失とその低減

1 MW beam tuning for beam loss mitigation in the J-PARC 3 GeV RCS

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では、2015年の夏季作業期間にRF電源の増強を行い、その直後の10月より1MWのビーム調整を再開した。10月のビーム試験では、RFフィードフォワード調整やペイント入射の導入により、縦方向のビーム損失や空間電荷由来の横方向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コントロール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、その後のビーム試験では、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入射範囲の拡幅を実現し、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に成功した。2015年10月以降に行っ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いえるレベルにまで低減された。本発表では、ビーム増強過程で実際に我々が直面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。

After the RF power supply upgrade, the J-PARC 3-GeV RCS restarted a 1-MW beam test in October 2015. In the beam test in October, we successfully removed longitudinal beam loss by beam loading compensation as well as minimized space-charge induced beam loss by injection painting. In addition, in this beam test, beam instability was also well suppressed by controlling the tune and the chromaticity. Furthermore, in the following 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 these recent efforts, the 1-MW beam operation is now estimated to be established within a permissible beam loss level. This paper presents recent progresses of 1-MW beam tuning with particular emphasis on our approaches to beam loss issues.