Reference design of the RFQ for JAEA ADS linac

JAEA ADSリニアック用RFQのリファレンスデザイン

近藤 恭弘   ; 田村 潤  ; Yee-Rendon, B. 

Kondo, Yasuhiro; Tamura, Jun; Yee-Rendon, B.

高周波四重極リニアック(RFQ)は現代の大強度イオン加速器を可能ならしめたキーコンポーネントである。それは加速器駆動核変換システム用陽子リニアックについても真実である。日本原子力研究開発機構では、30MW連続波リニアックを含んだADS計画を遂行中である。現状の設計では要求ビーム電流は20mAであり、RFQ出口でのエネルギーは2.5MeVである。RFQはこのリニアックで唯一の常伝導加速空洞であり、超電導加速空洞に要求されるのと同等の非常に高い安定性が要求される。比較的低い運転周波数を採用することで、低いヴェーン間電圧の設計にすることができる。このため、ADSリニアックでは、J-PARCリニアックの半分の周波数である162MHzを採用した。これは要求電流がJ-PARCの半分以下の20mAであるために可能となる。今回はリファレンスデザインなので、世界中で良くベンチマークされている、古典的な設計ツールであるRFQuickを用いて設計した。本論文では、このJAEA ADSリニアック用RFQの設計について述べる。

The Radio Frequency Quadrupole (RFQ) is one of the key components which realize modern high-intensity ion linacs. It is true of the linac for Accelerator Driven Subcritical System (ADS) for the transmutation of nuclear waste. The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is proceeding the ADS project including a 30-MW continuous-wave (CW) proton linac to drive a subcritical reactor. The required beam current is 20 mA and the energy at the exit of the RFQ is set to 2.5 MeV in current design. The RFQ is the only normal conducting cavity and extremely high reliability is also required as with the other super conducting cavities. By adopting the lower operation frequency, the inter-vane voltage of the RFQ can be reduced; this results in the lower discharging probability. The heat dissipation to the RFQ is also reduced with the lower frequency. To this end, the half operation frequency of the low-beta region of the J-PARC linac is adopted for the low-beta region of the JAEA-ADS linac: it is possible because the beam current is also half of the J-PARC linac. To obtain the reference design of this 162-MHz RFQ, we used the very traditional RFQ design code, RFQuick. In this paper, the results of the reference design of the RFQ for the JAEA-ADS linac are presented.