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Development of a beam window protection system for the J-PARC Linac

J-PARC Linacにおけるビーム窓保護システムの開発

高橋 博樹; 畠山 衆一郎; 澤邊 祐希; 宮尾 智章*; 石山 達也*; 鈴木 隆洋*

Takahashi, Hiroki; Hatakeyama, Shuichiro; Sawabe, Yuki; Miyao, Tomoaki*; Ishiyama, Tatsuya*; Suzuki, Takahiro*

J-PARC Linacのビーム調整およびスタディーにおいて使用されるビームダンプ上流には、高真空部との仕切りとなるビーム窓(材質Ni、厚さ0.38mm、鏡板状)が設置されている。ビーム窓が許容できるビームは定格の約1/50以下であり、この許容値を超えないようにする必要がある。しかしながら、2018年のビームスタディーにおいて、人為的なミスにより許容値を超えるビームとなったため、0度ダンプのビーム窓が破損してしまった。これにより、ビーム窓を機械的に保護することの必要性が明らかとなった。そこで、既存の1時間当たりのビーム量を監視するシステムをベースとして、新たに1ショットのビームおよび1秒間のビーム量を監視しするシステムを開発した。そして、短時間(1ショットおよび1秒間)のビームを監視し、ビーム窓を保護するシステムの実装に短期間で成功した。また、実ビームを用いた試験により、開発した保護システムが十分な要求性能を有していることを確認した。

At the J-PARC Linac, beam conditioning and study are performed using beam dumps (BDs). To be a partition with the high vacuum section, a beam window (material Ni, 0.38 mm thick, mirror-shape) is installed upstream of the BD along the beam line. Beams that can be accepted by the beam window are about 1/50 or less of rated beam according to thermal evaluation and experience. Therefore, when using a beam dump, it is necessary not to exceed this tolerance. In a 2018 beam study, the beam e that exceeded tolerance was incident on the 0-degree dump due to human error, and the beam window was cracked. Then, this has revealed the need for protection of the beam window by hardware. Therefore, based on the existing system for monitoring the per-hour beam amount, we began to develop a system to monitor one shot beam and one second beam amount. And, we succeeded in implementing a system that protects the beam window by monitoring the beam in a short time (one shot, and for one second). In addition, the performance tests using actual beams were performed, and it was confirmed that the developed system had sufficient performance requirements to protect the beam window.

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