Design and beam dynamics studies of an ADS RFQ based on an equipartitioned beam scheme

Equipartitionedビーム方式に基づくADSRFQの設計とビームダイナミクスの研究

Yee-Rendon, B. ; 近藤 恭弘   ; 田村 潤; 中野 敬太   ; 前川 藤夫  ; 明午 伸一郎   ; Jameson, R. A.*

Yee-Rendon, B.; Kondo, Yasuhiro; Tamura, Jun; Nakano, Keita; Maekawa, Fujio; Meigo, Shinichiro; Jameson, R. A.*

日本原子力研究開発機構(JAEA)は、放射性廃棄物の有害度低減のため、30MWの陽子線形加速器(linac)を用いた加速器駆動未臨界システム(ADS)を検討している。ADSの大強度陽子加速器の開発おいて、極めて高い信頼性を有する高周波四重極加速器(RFQ)の開発が重要となる。本RFQは、20mAの陽子ビームを取り込み、空間電荷効果の厳しい35keVから2.5MeVのエネルギーまで加速させる。RFQの設計では、エミッタンスの増大とコンパクト化するために、等分割(EP)ビームスキームを採用した。その結果、ビームハローの発生を最小限に抑え、超伝導リニアック下流部の最適化を可能にした。低いKilpatrickファクター(1.2)の採用により、本RFQはベーン上における表面放電の可能性を抑え、高い安定性を達成した。本発表では、RFQの設計とその結果に関して議論する。

The Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is designing a 30-MW proton linear accelerator (linac) for the accelerator-driven subcritical system (ADS). The Radio Frequency Quadrupole (RFQ) is an essential component for the performance of high-intensity linac, especially in ADS, where stringent reliability is demanded. The present RFQ will capture a 20 mA proton beam and accelerate from the energy of 35 keV to 2.5 MeV, where the space-charge effects are severe. The present RFQ's design employs the equipartitioning (EP) beam scheme to control the emittance growth and compactness. As a result, the beam halo formation was minimized and allowed to optimize the superconducting linac downstream part. A remarkable feature of this RFQ is the low Kilpatrick factor of 1.2 adopted to achieve high stability by reducing the probability of surface sparking on the vane. This work presents and discusses the results of this RFQ design.