低反力ベローズを有する大口径セラミックスビームパイプの開発

Large aperture alumina ceramics beam pipe with low spring constant bellows

神谷 潤一郎   ; 金正 倫計  ; 阿部 和彦*; 比嘉 究作*; 小泉 歐兒*

Kamiya, Junichiro; Kinsho, Michikazu; Abe, Kazuhiko*; Higa, Kyusaku*; Koizumi, Oji*

J-PARC RCSのビーム入射部は、入射および周回ビームをロスなく受け入れるために、大口径かつビームの形状に合わせた特殊断面形状のビームパイプを用いている。このビームパイプはパルス電磁による誘導連流による発熱と磁場の乱れを回避するためにアルミナセラミックスを材料としている。現状、入射部では四極電磁石用とシフトバンプ用のセラミックス製ビームパイプが、空間の制限からベローズを介さずに直接フランジ接続させている状態である。この状態の解決はメンテナンス性を向上させ、作業者の被ばくを低減するため、加速器の安定運転に必須である。我々は、大口径ながら短ピッチの超低反力ベローズの開発と、特殊形状の大口径アルミナセラミックスの加工技術の向上を行なってきた。これらの技術を組み合わせて、入射四極電磁石用アルミナセラミックス製ビームパイプについて、セラミックスの加工技術の向上により端部の構造を簡素化し、空いた空間に短ピッチのベローズを設けるという設計を行った。本発表では、この入射四極電磁石用アルミナセラミックスビームパイプの設計思想、ロウ付け試験結果、およびベローズの性能評価結果を報告する。

The 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron aims to generate one of the highest power protons in the world. Beam pipes of alumina ceramics are used to prevent the induced current, which is caused by the rapid change of the magnetic field. In the beam injection section, ceramics beam pipes for a quadrupole magnet and a horizontal shift bump magnet are connected without bellows due to the narrow space. To improve maintainability, the ceramics beam pipes for the quadrupole magnet were newly designed. The end shape of ceramics unit duct was revised and 30 mm length are ensured to insert the bellows. The titanium bellows with low spring constant was successfully developed. Verification test for brazing of newly designed unit ducts and titanium sleeve was performed in order to examine the effect of the unique cross-sectional shape, racket shape fitting into 500 mm due to accept the injection beam and circulating beam passing through the injection quadrupole magnet.