J-PARC RCS 1MW連続運転におけるビーム強度測定の課題

Issues of beam intensity measurements under continuous 1 MW operation at J-PARC RCS

林 直樹  ; 畠山 衆一郎; 吉本 政弘  

Hayashi, Naoki; Hatakeyama, Shuichiro; Yoshimoto, Masahiro

J-PARC Rapid-Cycling Synchrotron (RCS)は、設計定格1MWの大強度加速器であり、段階的にビームの大強度化の試験を実施してきた。ビーム強度を測定するモニタは、基本的なものであり、RCSは2つの異なる方式で測定するモニタ(DCCT, SCT)を備えている。RCSは、既に2015年初頭には、繰り返しを落とした1ショットでは、1MW相当のビーム強度を達成しており、その際、2種類のビームモニタどちらにも問題はなかった。しかし、2018年7月に、短時間ではあるが25Hzの1MW連続運転を行ったところ、ビーム強度測定モニタの1台(SCT)が正常に動作していないことが分かった。さらに、もう一台のモニタ(DCCT)も、1ショット、1.2MW相当のビーム強度で回路の飽和を示した。ただし、1ショットであれば、1.2MW相当でもSCTは、問題なく動作した。今後の本格的な1MW連続運転のためには、これらビーム強度モニタの問題を解決する必要がある。本講演では、特にSCTについて、700kW連続運転まで運転データ、テストパルスを使った試験のデータを使った問題の再現データを紹介する。さらに、回路シミュレーションによる事象再現の試み、今後の対策について発表する。

The J-PARC Rapid-Cycling Synchrotron (RCS) is an 1-MW high intensity proton accelerator and its performance has been improved step-by-step. Beam intensity diagnostics is an important device and RCS is equipped two instruments based on different principles, namely DCCT (DC Current Transformer) and SCT (Slow-CT). RCS already achieved 1-MW equivalent operation under very low repetition like single shot. Both basic monitors, DCCT and SCT, did not show any problem. However, SCT showed strange behavior in July 2018 under short-term but continuous 25 Hz 1-MW operation. On the other hand, DCCTalso showed output signal saturation with 1.2-MW equivalent single shot. But, SCT worked properly with this conditions. These problems have to be solved for future continuous 1-MW and higher operation. On this presentation, we will present detailed 700 kW operational data and reproduced data obtained by test-pulse particularly for SCT. We will also try to explain these phenomena by circuit simulation and discuss about how to measure these issues.