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J-PARC RCSへの入射ビームの監視とH0ダンプラインBPMの設計

Monitoring of the injected beam to the J-PARC RCS and BPM design for H0 dump line

林 直樹 ; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 畠山 衆一郎

Hayashi, Naoki; Saha, P. K.; Yoshimoto, Masahiro; Hatakeyama, Shuichiro

J-PARC RCSは、設計ビームパワー1MWの速い繰返しのシンクロトロンである。2007年のファーストビームより運転を開始し、途中2014年にリニアックの入射エネルギー増強、イオン源方式の変更を経て、性能を向上し、MLF, MRへ安定的なビーム供給を続けている。入射されるH$$^{-}$$ビームは、入射点にある荷電変換フォイルで、H$$^{+}$$に変換され、多重周回入射される。わずかに変換されなかったビームは、放射化防止のため、H0ダンプラインを経由しビームダンプへ導かれる。ダンプ容量は、4kWと定格入射ビームパワー133kWの約3%しかなく、荷電変換フォイル破損時などは、即時に停止する必要がある。現状の電流モニタでは、メインビームの20%を超える突発的なビーム強度上昇は、即検知できるが、通常の0.3%程の弱いビームに対しては、時間平均処理する必要がある。今回、さらなる監視強化のため、H0ダンプラインにBPMの設置を検討した。ビーム強度は、メインビームの0.3%、リニアック周波数324MHzで検波する方針で検討した。本報告では、現状の入射ビーム監視について触れた後、BPMの設計の課題について述べる。

The J-PARC Rapid-Cycling Synchrotron (RCS) is designed as an 1-MW high power accelerator. It has been operated since 2007, and its injection energy and beam current are upgraded in 2014. Its operation is very smooth and provides the high intensity beam to the Material and Life science experimental facility (MLF) and the Main Ring (MR). The beam is injected with multi-turn mode. It is possible because the negative hydrogen ion beam from the Linac, H$$^{-}$$, and the circulating proton beam H$$^{+}$$ are different state. The H$$^{-}$$ is converted to H$$^{+}$$ at the injection point, where a charge stripper foil is set. A small fraction of the injected beam, which is not fully stripped, are transferred to the injection beam dump through H0 dump line to prevent un-necessary activation. Since the limit of beam dump is only 4 kW, which is about 3% of designed injection beam power 133 kW, the beam has to be stopped immediately in case of stripper foil break up incident.

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