Non-adiabatic longitudinal bunch manipulation at flattop of the J-PARC MR

J-PARC MRのフラットトップにおける非断熱的な縦方向バンチ操作

田村 文彦   ; 大森 千広*; 吉井 正人*; 杉山 泰之*

Tamura, Fumihiko; Omori, Chihiro*; Yoshii, Masahito*; Sugiyama, Yasuyuki*

J-PARC MRは、ニュートリノ実験に大強度の陽子ビームを供給している。将来のニュートリノ実験では、新しい中間水チェレンコフ検出器(IWCD)が建設される予定であるが、IWCDが要求する低いピーク時間構造を実現するために、MRの加速終了後ビームを取り出すまでの間(フラットトップ)で高周波(RF)電圧の操作により進行方向のビーム集団(バンチ)のピーク電流を下げる検討が行われている。操作のためにフラットトップを延長する必要があり、繰り返し周期が長くなることによる出力ビームパワーの低下をできるだけ抑えるために、操作は短時間で行う必要がある。また、取り出しキッカーのためのバンチ間の間隔も確保しなければならない。我々は、マルチハーモニックRF電圧を用いた非断熱バンチ操作を提案している。加速ハーモニックの隣接のハーモニクスを用いることで、1バンチめを減速、8バンチめを加速することができる。一定時間後、RFの位相を反転させてバンチの進行方向分布の平坦化操作を行う。はじめに行った減速と加速により、キッカーのためのバンチ間隔は保たれる。本発表では、非断熱バンチ操作のコンセプトとビーム進行方向分布のシミュレーション結果を紹介する。

The J-PARC MR delivers the high intensity proton beams for the neutrino experiment. The new Intermediate Water Cherenkov Detector (IWCD) will be constructed for the future neutrino experiment and a low peak time structure is desired by the IWCD. Thus, we consider bunch manipulation at flattop of the MR for reducing the peak current. The manipulation should be quickly done to minimize the loss of the beam power. Also, the beam gap must be kept for the rise time of the extraction kicker. We propose a non-adiabatic bunch manipulation using the multiharmonic rf voltage. By using the neighbor harmonic of the accelerating harmonic, the first and eighth bunches can be decelerated and accelerated, respectively. After a certain period, the rf phase is flipped to for debunching. Thanks to the initial deceleration and acceleration, the beam gap for the kickers is kept. We present the concept and the longitudinal simulation result.