J-PARC RCS次世代LLRF制御システムの性能

Performance of the next-generation LLRF control system for the J-PARC RCS

田村 文彦   ; 杉山 泰之*; 吉井 正人*; 山本 昌亘   ; 沖田 英史  ; 大森 千広*; 野村 昌弘  ; 島田 太平 ; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; 古澤 将司*

Tamura, Fumihiko; Sugiyama, Yasuyuki*; Yoshii, Masahito*; Yamamoto, Masanobu; Okita, Hidefumi; Omori, Chihiro*; Nomura, Masahiro; Shimada, Taihei; Hasegawa, Katsushi*; Hara, Keigo*; Furusawa, Masashi*

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)における大強度陽子ビームの安定な加速のためには高精度で安定な低電力高周波(LLRF)制御システムが不可欠である。RCSのLLRF制御システムは運転開始から10年以上大きな問題なく運転されてきたが、構成要素であるデジタル部品の陳腐化により維持することが困難となっていた。このため、2016年より次世代LLRF制御システムの開発を行い、2019年に次世代システムへの置き換えを完了した。RCSの広帯域金属磁性体空胴のビームローディングを補償するにはマルチハーモニックの補償システムが必要である。次世代システムではマルチハーモニックベクトルrf電圧制御フィードバックを採用することで、旧システムにおけるフィードフォワード法を用いた補償よりも安定な大強度ビーム加速を実現した。本発表では、次世代システムの概要、ビーム試験結果を示すとともに、更なる性能向上に向けた取り組みについて報告する。

A stable and precise LLRF (Low Level RF) control system is indispensable for acceleration of high intensity proton beam in the J-PARC RCS. The original LLRF control system had been operated without major problems for more than ten years since the start of operation of the RCS, while maintenance of the system became difficult due to the obsolesce of the old FPGAs in the modules. We developed and installed the next-generation LLRF control system based on MTCA.4. The key function of the system is the multiharmonic vector rf voltage control feedback. We describe the system overview and the commissioning results. The performance of the beam loading compensation is significantly improved.