大強度イオン線形加速器の基本設計用多粒子シミュレーションモデルの構築

Construction of a multi-particle simulation model for the basic designs of high-intensity linear ion accelerators

小島 邦洸* ; 岡本 宏己*; 守屋 克洋  

Kojima, Kunihiro*; Okamoto, Hiromi*; Moriya, Katsuhiro

周期的な外力を受けながら伝搬する荷電粒子ビームは、一定の条件下で外力と共振し共鳴的に不安定化することが知られている。一方で線形加速器の単位構造長は、一般にはビーム重心エネルギーの増加に伴って徐々に長くなるため、外場は厳密な周期性を持たない。ビームの水平垂直方向の振動(ベータトロン振動)および進行方向の振動(シンクロトロン振動)の振動数(チューン)の変化も単位構造長の変化に伴って推移する場合が多い。したがって、入射時点でのチューンの選択等に依っては、ビームを加速する過程でベータトロンおよびシンクロトロン振動が共鳴する可能性がある。その影響の大小はビームの重心エネルギー、空間電荷力の強弱、共鳴状態の持続時間等に依存した複雑な問題となることが予想される。こういった現象の系統的な調査を念頭に、アルバレ型ドリフトチューブ(DTL)を想定したシミュレーションモデルを構築しParticle-In-CellコードIMPACTに実装した。本講演ではモデルの詳細に加えて、現在稼働中であるJ-PARC DTLの設計パラメーターを参考にして試験的に行ったシミュレーションの結果について報告する。

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