Large-aperture alumina ceramics beam pipes with titanium bellows for the rapid cycling synchrotron at Japan Proton Accelerator Research Complex

大口径ベローズを有するアルミナセラミックス製ビームパイプの製作

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

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

J-PARC RCS入射部における懸案事項は、装置が密集しているため保守作業を円滑にするうえで理想的な箇所にベローズが配置できていないことであった。具体的には四極電磁石用と水平シフトバンプ電磁石用のセラミックスビームパイプどうしがフランジを介して接続されている。我々はRCS真空システムの構築を通じて得た、セラミックスビームパイプおよびチタン製低反力ベローズの知見を活用し、セラミックスの形状を改良して長手方向に空間を作り、そこへベローズを挿入するという新しい構造のビームパイプの製作を行うこととした。シフトバンプ電磁石用セラミックスビームパイプについては、フランジ温度がコイルからの漏えい磁場による発熱で、現状で120度にもなっているためこれ以上短くするのは望ましくないことから、四極電磁石用セラミックスビームパイプに対してベローズを有する構造を適用することとした。本報告では保守性を向上させるためにベローズを有する構造へ改良した大口径アルミナセラミックスビームパイプの開発について、設計思想、課題、および各コンポーネントの検証について発表する。

The 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) in J-PARC aims to generate one of the highest power protons in the world, whose design extraction beam power is 1 MW. 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 very limited space. To improve maintainability, the ceramics beam pipes for the quadrupole magnet were newly designed to insert the bellows. We will report the design concept of the new alumina ceramics beam pipes with low spring constant bellows and the several results of the verification tests.