A Prototype system of multiharmonic vector voltage control for the J-PARC rapid cycling synchrotron

J-PARC RCSのためのマルチハーモニックベクトル電圧制御プロトタイプシステム

田村 文彦   ; 杉山 泰之*; 吉井 正人*

Tamura, Fumihiko; Sugiyama, Yasuyuki*; Yoshii, Masahito*

J-PARC RCSでの大強度陽子ビーム加速において、金属磁性体空胴のビームローディング補償は非常に重要である。RCSではこれまで、マルチハーモニックrfフィードフォワードによりビームローディング補償を行っており、設計ビーム強度1MWまでの試験を成功裏に遂行してきた。一方、大強度ビーム試験の過程でフィードフォワードが開ループであるための運用上の弱点もわかってきた。このため次世代LLRFシステムでは、フィードフォワードに加えベクトル電圧制御による補償を検討している。2016年度にベクトル電圧制御システムのプロトタイプを製作した。このシステムは6つのハーモニクスに対応し、また、幅広い周波数に対応するための特徴を備えている。本発表では、システムの構成、調整、そして900kWの大強度ビームを用いた試験結果について報告する。

Beam loading compensation for the magnetic alloy (MA) cavities is a key for acceleration of high intensity proton beams in the J-PARC RCS. A multiharmonic rf feedforward system is implemented in the existing LLRF control system for the RCS and it served fairly well for the beam tests up to the design beam power, 1 MW. During high intensity beam tests, we found some practical disadvantages of the feedforward method due to its open loop configuration. Therefore, We are considering to employ the vector voltage control in the next generation LLRF control systems as well as feedforward for beam loading compensation. We developed a prototype system of multiharmonic vector voltage control in JFY 2016. It handles six harmonics and has features to adapt to frequency sweeps following to the velocity change of the beam during acceleration. We present the system configuration, its commissioning, and the beam test results with a very high intensity beams at the beam power of 900 kW.