J-PARC RCSにおけるさらなる大強度化に向けたビーム損失起源の同定と抑制

Identification and compensation of beam loss sources for further beam power ramp-up in J-PARC RCS

小島 邦洸 ; 原田 寛之  ; Saha, P. K.   

Kojima, Kunihiro; Harada, Hiroyuki; Saha, P. K.

本研究はJ-PARCにある3GeVシンクロトロン(Rapid cycling synchrotron: RCS)のビーム大強度・高品質化に貢献するものである。大強度陽子加速器において出力を制限する最大の要因はビーム損失に起因する装置の放射化である。そのため、ビーム損失の低減は大強度化を目指す上で重要度の高い課題である。現在、RCSでは、設計出力1MWの大強度ビームにおいてビーム損失を0.1%程度にまで低減することに成功している。空間電荷力の影響を受けにくい位相空間内の振幅の大きな粒子はビーム損失の原因となりやすい。つまり、動作点近傍のビーム損失起源となる共鳴の同定と補正は安定領域の拡大とビーム損失の低減をもたらし、より一層の大強度化に貢献する。RCSにおけるビーム損失起源の同定に向け、ビーム重心が水平・進行方向の位相空間内を大振幅で振動するような特殊な入射ビームを用いた実験を実施した。その結果、クロマティシティとシンクロトロン振動で生じるチューンシフトによるビームの2次非構造共鳴()への抵触がビーム損失に繋がることを明らかにした。さらに、補正四極電磁石6台をそれぞれ励磁し、当該共鳴が補正可能であることを実証した。今後は補正四極電磁石の励磁量の最適化を進めていく。本発表では、これらの実験結果を報告し、ビーム損失起源とその補正手法について議論する。

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