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

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

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

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

大強度陽子加速器では、線形加速器で加速された負水素イオンの2つの電子を炭素膜にて剥ぎ取り、陽子へと変換しながら多周回にわたり円形加速器に入射し大強度陽子ビームを形成している。この手法は大強度ビームを形成できる反面、周回する陽子ビームが膜へ繰返し衝突し散乱され、ビーム損失が生じ残留線量となる。また、衝突時の熱付与や衝撃による膜の変形が生じている。これらは、大強度陽子ビームの出力や運転効率を制限する可能性がある。そのため、さらなる大強度出力には炭素膜に代わる新たな荷電変換入射が必要となる。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。この新たな入射方式の実現には、現存より2桁高い平均出力のレーザーが必要となるため、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。加えて、現在の開発状況を報告する。

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 and report the current status.