大強度陽子加速器真空システムにおける主排気ポンプとしてのターボ分子ポンプの実績

Turbomolecular pump as main pump in a high-power proton accelerator vacuum system

神谷 潤一郎   ; 金正 倫計  ; 荻原 徳男*; 桜井 充*; 馬渕 拓也*; 和田 薫*

Kamiya, Junichiro; Kinsho, Michikazu; Ogiwara, Norio*; Sakurai, Mitsuru*; Mabuchi, Takuya*; Wada, Kaoru*

J-PARC 3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron: RCS)は1MW出力の陽子ビームの安定供給を目標とした加速器である。RCSではビームが残留ガスにより散乱されてロスをすることを防ぐために、ビームラインを超高真空に維持することが必要であるが、各種原因による多量の放出ガスのため超高真空達成は困難な課題である。これらの対策として、我々はターボ分子ポンプが低真空領域から超高真空領域まで大きな排気速度を維持できることに着目しRCSの主排気ポンプとして選定した。本発表ではこれまで約10年間の加速器運転で得たターボ分子ポンプの運転実績およびトラブルと解決策について総括的に発表する。また、さらなる安定化とビームロス低減のために極高真空領域に及ぶより低い圧力を達成する必要があるが、そのために現在行っているターボ分子ポンプとNEGポンプの組み合わせの評価試験結果、ならびに超高強度材ローターの採用により実現した形状を変えずに排気速度を向上できるターボ分子ポンプの高度化について述べる。

J-PARC 3GeV rapid cycling synchrotron (RCS) is one of the highest beam power proton accelerators. Challenges for achieving low pressure region in ultra-high vacuum (UHV) in the beam line are the large outgassing source. We focused turbo molecular pumps (TMP) as maing pump because it can evacuate the continuous and additional outgassing with large pumping speed in wide pressure range. It is also possible to evacuate from low vacuum to UHV with only a few hours by using TMP, which ensures users' experimental time after vacuum device maintenance. During more than 10 years operation of the vacuum system, many experiences have been accumulated about the usage of TMP in RCS. In this presentation, we discussed about validity of TMP as main pump in high power proton beam accelerator by showing the performance of the beam line pressure during the beam operation. Further, in anticipation of upgrade higher beam power more than 1 MW, validity of a combination of TMP and NEG pump will be mentioned.