Low-power proton beam extraction by the bright continuous laser using the 3-MeV negative-hydrogen linac in Japan Proton Accelerator Research Complex

J-PARC 3MeV負水素イオンリニアックにおける高輝度連続波レーザーによる低出力陽子ビームの取り出し

武井 早憲   ; 堤 和昌*; 明午 伸一郎   

Takei, Hayanori; Tsutsumi, Kazuyoshi*; Meigo, Shinichiro

J-PARCで整備を目指している核変換物理実験施設(TEF-P)では、リニアックからの大強度負水素イオンビーム(エネルギー400MeV,出力250kW)から小出力の陽子ビーム(最大出力10W)を安定に取り出す必要がある。原子力機構では、レーザーを用いた荷電変換によるビーム取り出し法を提案し、開発を行っている。今回、3MeVの負水素イオンが加速できるJ-PARCのRFQテストスタンドのリニアックにおいて高輝度連続波レーザーを用いた荷電変換に基づくビーム取出し試験を実施した。その結果、取り出し効率がで出力0.57mWの長パルスビームを取り出すことに成功し、これらの実験値は理論的な予測値と良く一致した。

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has designed a Transmutation Physics Experimental Facility (TEF-P) as an experimental facility in the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The TEF-P is a critical assembly driven by a low-power proton beam, a maximum of 10 W, which is extracted from a high-power beam source, such as 250 kW of 400 MeV proton beam of the J-PARC Linac. To extract such a low-power proton beam from the high-power proton beam, we developed a laser charge exchange (LCE) device and employed its technique, which is one of the non-contact beam extraction techniques. For the proof of performance of the LCE device to the TEF-P, a low-power proton beam was extracted using a negative-hydrogen (H) Linac having an energy of 3 MeV, and a bright continuous laser. Proton beam with the power of 0.57 mW was successfully extracted with a laser stripping efficiency of . These experimental values are in good agreement with the estimated ones.