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J-PARC 3MeVリニアックにおけるレーザ荷電変換試験の結果(速報)

Preliminary results of the laser charge exchange test using the 3-MeV linac in J-PARC

武井 早憲; 平野 耕一郎; 堤 和昌; 千代 悦司; 三浦 昭彦; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 小栗 英知; 明午 伸一郎

Takei, Hayanori; Hirano, Koichiro; Tsutsumi, Kazuyoshi; Chishiro, Etsuji; Miura, Akihiko; Kondo, Yasuhiro; Morishita, Takatoshi; Oguri, Hidetomo; Meigo, Shinichiro

加速器駆動システム(ADS)は、原子炉で発生するマイナーアクチノイド(MA)などの長寿命放射性核種を核変換する一つの候補である。このMAを効率よく核変換するためには、ADS炉心における中性子分布を精度よく予想することが必要不可欠である。ADS用の中性子データを収集するために、J-PARCでは核変換物理実験施設(TEF-P)の建設を計画している。TEF-Pは、未臨界炉の熱出力が500W以上にならないように、安定な陽子ビーム(最大10W)を必要とする。このため、大強度負水素イオン(H$$^{-}$$)ビーム(エネルギー400MeV、出力250kW)から微弱なビームを安定かつ精度よく切り出す方法を開発しなければならない。この要求を満たすために、レーザー荷電変換技術(LCE)を開発している。開発しているLCE装置は、1パルス当たり1.6J、繰り返し数25HzのYAGレーザー、及びレーザー光の位置を精度良く制御する制御系から構成されている。そして、陽子ビーム輸送系の偏向電磁石中で、レーザー光によってH$$^{-}$$ビームの電子を剥ぎ取り、H$$^{0}$$を分離している。現在、レーザー光を用いてH$$^{-}$$ビームの荷電を変換することを確認するため、J-PARCのRFQテストスタンドでエネルギー3MeVのH$$^{-}$$ビームを用いてLCE試験を実施している。本論文では、LCE試験の現状について報告する。

Accelerator-driven system (ADS) is one of candidates to transmute long-lived nuclides such as minor actinide (MA) produced at nuclear reactor. For efficient transmutation of the MA, precise prediction of neutronics of ADS is indispensable. In order to obtain the neutronics data for the ADS, J-PARC has a plan to build the Transmutation Physics Experimental Facility (TEF-P). Since the TEF-P requires stable power of the beam and will operate with thermal power less than 500 W and the proton beam power of 10 W so that a stable and meticulous beam extraction method is required to extract small amount of the beam from the high power LINAC beam with 250 kW. To fulfill requirement, Laser charge exchange method (LCE) has been developed for delivery of 400-MeV proton beam with 25Hz to the TEF-P. The LCE strips the electron of H$$^{-}$$ beam and H$$^{0}$$ will separate at the bending magnet at the proton beam transport. The LCE device consists of YAG-laser with high power as 1.6 J/shot and 25 Hz and transport control system with high accuracy of the beam position. For the demonstration of the charge exchange of the H$$^{-}$$, the further LCE tests is conducted using H$$^{-}$$ beam with energy of 3-MeV at RFQ test stand in J-PARC. In this paper, present status of LCE tests is presented.

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