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J-PARC MRフラットトップにおける非断熱的バンチ操作への縦方向インピーダンスの影響

Effects of the longitudinal impedances on non-adiabatic bunch manipulation at flattop of J-PARC MR

田村 文彦   ; 大森 千広*; 吉井 正人*; 冨澤 正人*; 外山 毅*; 杉山 泰之*; 長谷川 豪志*; 小林 愛音*; 沖田 英史  

Tamura, Fumihiko; Omori, Chihiro*; Yoshii, Masahito*; Tomizawa, Masahito*; Toyama, Takeshi*; Sugiyama, Yasuyuki*; Hasegawa, Katsushi*; Kobayashi, Aine*; Okita, Hidefumi

J-PARC主リングシンクロトロン(MR)は大強度陽子ビームをニュートリノ実験に供給している。高いピーク電流を持つ8つのビーム集団(バンチ)が速い取り出しによってMRから取り出され、したがってニュートリノビームも同様の時間構造を持つ。将来の実験では中間水チェレンコフ検出器(IWCD)が導入される予定であり、IWCDはピーク電流が低い時間構造を要求するため、MRの取り出し直前に、高周波によりバンチの分布を平坦化させるピーク電流低減手法を検討中である。ビームパワーの低下を抑えるためバンチ操作はできるだけ短期間で行わねばならず、また取り出しキッカー電磁石の立ち上がり期間のビーム損失を防ぐために、磁場が立ち上がる最終バンチと先頭バンチの間隔を保つ必要がある。これらの要求を満たすために、加速ハーモニック近傍のマルチハーモニックRF電圧を用いた非断熱的なバンチ操作が提案されている。この過程においてはMR全周の縦方向インピーダンスの影響が考えられるため、シミュレーションを行い、大強度ビームのバンチ操作の成立可能性についての議論を行う。

J-PARC MR delivers high intensity proton beams to the neutrino experiment. Eight bunches with high peak currents are extracted from the MR by the extraction kicker, therefore the neutrino beam has the similar structure. Intermediate Water Cherenkov Detector (IWCD) will be installed for the future experiments and the IWCD requires a time structure with low peaks. We consider bunch manipulation at flattop of the MR for reducing the peak current. It should be quickly done to avoid the significant loss of the beam power. The beam gap for the kicker rise time must be kept. We propose a non-adiabatic bunch manipulation using the multiharmonic rf voltage. The longitudinal impedance in the MR can affect the beam stability. The feasibility of the manipulation is discussed by using the longitudinal simulations.

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