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New design of vacuum chambers for radiation shield installation at beam injection area of J-PARC RCS

J-PARC RCSビーム入射部における放射線遮蔽体設置のための真空容器の新設計

神谷 潤一郎; 古徳 博文; 菖蒲田 義博; 高柳 智弘; 山本 風海; 柳橋 亨*; 堀野 光喜*; 三木 信晴*

Kamiya, Junichiro; Kotoku, Hirofumi; Shobuda, Yoshihiro; Takayanagi, Tomohiro; Yamamoto, Kazami; Yanagibashi, Toru*; Horino, Koki*; Miki, Nobuharu*

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)における一つの課題はビーム入射部における高放射線レベルである。これはビームが荷電変換膜により散乱され、周辺機器が放射化されることが原因である。入射部での作業時の被ばくを低減するために放射線遮蔽体が必要であるが、現在の入射部では遮蔽体を設置する場所が非常に限られている。そのため、ビーム入射点のチタン製真空容器および周辺のシフトバンプ電磁石, セラミックス製ビームパイプを新しく設計し、有効な遮蔽体が設置できる空間を確保する検討を進めている。ビーム入射点の真空容器は断面を円型から矩形へ変更し、ビーム方向の長さを長くする設計とした。大気圧による真空容器の内部応力解析を行い、材料強度に対して十分に低い応力であることを明らかにした。セラミックスビームパイプは、抵抗を有したRFシールドを設置することでパルス磁場による誘起電圧をダンピングできる設計とした。これにより、新しい入射部の系では非対称となるバンプ電磁石による誘起電圧のビームへの悪影響を取り除くことができる。本報告では入射部遮蔽体設置に関わるこれらの真空機器の改造について発表する。

One of the issues in the J-PARC 3 GeV rapid cycling synchrotron is the high residual radiation dose around the beam injection point. A radiation shield is necessary to reduce radiation exposure of workers when maintenance is performed there. A space to install the radiation shield should be secured by newly designing a structure of the vacuum chamber at the injection point and the alumina ceramics beam pipes for the shift bump magnets. To make the space for the shield, the chamber is lengthened along the beam line and the cross-sectional shape is changed from circle to rectangle. The displacement and inner stress of the vacuum chamber due to atmospheric pressure were evaluated to be enough small by the calculation. For the ceramics beam pipe's rf-shield, the damping resistor was effective to reduce the induced modulation voltages by the pulsed magnetic field.

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