J-PARC RCSエネルギー増強のための主電磁石の検討

Conceptual design of main magnets for the J-PARC RCS energy upgrade

谷 教夫  ; 渡辺 泰広  ; 發知 英明  ; 原田 寛之  ; 山本 昌亘   ; 金正 倫計  ; 五十嵐 進*; 佐藤 洋一*; 白形 政司*; 小関 忠*

Tani, Norio; Watanabe, Yasuhiro; Hotchi, Hideaki; Harada, Hiroyuki; Yamamoto, Masanobu; Kinsho, Michikazu; Igarashi, Susumu*; Sato, Yoichi*; Shirakata, Masashi*; Koseki, Tadashi*

J-PARC加速器の大強度化を進めるために、3GeV RCSの加速エネルギーを現在の3GeVから3.4GeVに増強する案が検討されている。そのため、3.4GeVを目指したRCS電磁石の検討が行われた。空間電荷効果の影響でRCSからの3GeV 1MWビームでは、MRの入射部でのビームロスが5%と大きい。入射ビームを3.4GeVにすると、ビームロスが1%程度となり、MRで1MWビームの受け入れが可能となる。四極電磁石の検討では、磁場測定データを基に評価が行われた。四極電磁石は、3.4GeVでも電源の最大定格値を超えないことから、電磁石・電源共に対応可能であることがわかった。しかし、偏向電磁石は、3次元磁場解析データから、3.4GeVでは飽和特性が5%以上悪くなった。電源についても、直流及び交流電源の最大定格が現電源と比べて15%及び6.2%超えており、現システムでは難しいことがわかった。このため、偏向電磁石については、既存の建屋に収まることを前提として、電磁石の再設計を行った。その結果、電源は直流電源の改造と交流電源の交換で実現可能となることがわかった。本論文では、RCS電磁石の出射エネルギー増強における検討内容及びその結果見えてきた課題について報告する。

At the J-PARC Main Ring (MR), there have been various investigation carried out at the moment aiming at the beam operation of MW order. As one of the investigations, a study of the Rapid-Cycling Synchrotron (RCS) magnets was implemented. Increase of the extraction energy of RCS was needed to reduce beam loss, as beam loss in the MR injection region was large under influence of Space Charge effect at the injection beam of 3GeV. Therefore conceptual design of the extraction energy upgrade using dipole and quadrupole magnets of RCS was performed. In this paper, we will report the contents of the study in extraction energy upgrade of RCS magnets and problems which became clear as a result.