J-PARC 3GeVシンクロトロンの新しい入射システムの設計

New injection system design of the J-PARC rapid cycling synchrotron

山本 風海   ; 神谷 潤一郎   ; Saha, P. K.   ; 高柳 智弘   ; 吉本 政弘  ; 發知 英明  ; 原田 寛之  ; 竹田 修*; 三木 信晴*

Yamamoto, Kazami; Kamiya, Junichiro; Saha, P. K.; Takayanagi, Tomohiro; Yoshimoto, Masahiro; Hotchi, Hideaki; Harada, Hiroyuki; Takeda, Osamu*; Miki, Nobuharu*

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、最大1MWの大強度陽子ビームを物質生命科学実験施設および主リングシンクロトロンに供給するために設計され、運転を行っている。現在のところ、RCSでは設計値の半分である500kWの出力での連続運転に成功しているが、今後さらにビーム出力を向上し、安定な運転を達成するためには、入射点付近の残留放射能による被ばくへの対策が重要となってくる。これまでのビーム試験やシミュレーション、残留線量の測定結果等から、入射点周辺の残留放射能は、入射で使用する荷電変換用カーボンフォイルに入射及び周回ビームが当たった際に発生する二次粒子(散乱陽子や中性子)が原因であることがわかった。現状では、RCSの入射にはフォイルが必須であり、これらの二次粒子を完全になくすことはできない。そこで、これら二次粒子によって放射化された機器の周辺に遮蔽体を置けるように、より大きなスペースが確保できる新しい入射システムの検討を開始した。予備検討の結果、機器配置は成立するが、入射用バンプ電磁石磁場が作る渦電流による発熱が問題となることがわかり、その対策の検討を進めることとなった。

The 3-GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) aims to deliver 1-MW proton beam to the neutron target and Main Ring synchrotron. Present beam power of the Rapid Cycling Synchrotron is up to 500-kW and the higher radiation doses were concentrated in the injection area. These activations were caused by the interaction between the foil and the beam. To reduce the worker dose near the injection point, we have studied a new design of the injection scheme to secure enough space for radiation shielding and bellows. In the new system, two of four injection pulse bump magnets are replaced and we are able to ensure the additional space around the injection foil chamber. So far, new injection system seems not impossible. However, preliminary study result indicated that temperature of the duct and shielding metals would be slightly higher. The eddy current due to the shift bump magnet field generates heat. Thus we have to study details of above effect.