J-PARC LINAC-RCS間ビーム輸送ラインの新真空システム制御系

Construction of J-PARC LINAC-RCS beam transport line new vacuum system

小林 史憲; 神谷 潤一郎   ; 高橋 博樹  ; 鈴木 康夫*; 田崎 竜太*

Kobayashi, Fuminori; Kamiya, Junichiro; Takahashi, Hiroki; Suzuki, Yasuo*; Tasaki, Ryuta*

J-PARC LINACにおいて、LINACと3GeVシンクロトロン(3GeV Rapid Cycling Synchrotron: RCS)をつなぐビーム輸送ライン(LINAC to 3GeV RCS Beam Transportation Line: L3BT)を超高真空に保つために、真空システムが整備されている。真空システムはLINAC棟及びL3BT棟に設置されており、真空ポンプ、真空計、ビームラインゲートバルブ(Beam Line Gate Valve: BLGV)等の真空機器により構成され、BLGVにてエリア分けされた区域ごとに管理される。既存真空システムでは、それぞれのエリアごとに真空機器が独立に制御され、隣接するエリアの状態に関わらず真空機器が操作できる。このため、ヒューマンエラーによる誤操作の排除が不可能となっている。また、ビーム輸送ラインの真空悪化が生じた場合、その真空悪化ILK信号がMPS伝送信号経由でBLGVリレーユニットに伝送されることにより、BLGVが強制閉鎖される仕組みとなっている。しかしILK信号伝送範囲がL3BTのすべてのBLGVに及ぶ系になっているため、真空悪化の影響を受けないエリアのBLGVも強制閉鎖される。このことは、不必要な開閉動作がBLGVのメンテナンスの頻度を高くしてしまうといった問題を引き起こす可能性がある。また、BLGVの動作はMPS信号経路を利用して動作させていることから、真空悪化ILK信号での開閉信号がすべてのBLGVに一律に送信することしかできず、各個別制御ができない。さらには、真空制御システムのメンテナンスにおいても、MPS信号経路を絡めた作業が必要になり、真空制御システム単独でメンテナンスすることが難しく作業が煩雑であるという問題もある。このような各種課題を解決するためには、まずエリア相互間の機器の情報や真空圧力を監視可能とすることでヒューマンエラーを排除し、安全性を高くする必要がある。さらに、MPS信号経路を真空システムと分離し、各々のBLGVを個別に自動制御をすることで保守性を改善させる必要がある。そのため、L3BT真空システムの安全かつ効率的な保守と運転維持を考慮した制御を実現することを目的とし、真空システム制御系の再構築を実施した。本報告書は、L3BT真空システム制御系の再構築の詳細とその使用方法について取りまとめたものである。

In J-PARC LINAC, the vacuum system is in place to maintain an ultra-high vacuum in the beam transport line (LINAC to 3GeV RCS beam transportation line: L3BT) between the LINAC to the 3GeV synchrotron. The vacuum system is installed in the LINAC and L3BT buildings and consists of vacuum pumps, vacuum gauges, beam line gate valves (BLGVs), and other vacuum. In existing vacuum systems, vacuum equipment is controlled independently for each area, and vacuum equipment can be operated regardless of the status of adjacent areas. This makes it impossible to eliminate erroneous operation due to human error. In addition, when a vacuum deterioration occurs in the beam transport line, the vacuum deterioration ILK signal is transmitted to the BLGV relay unit via the MPS transmission signal, which causes the BLGVs to be forcibly closed. Because the ILK signal transmission range extends to all BLGVs in the L3BT, however, BLGVs in areas unaffected by vacuum deterioration are also forced to close. This could cause problems such as unnecessary open/close operations leading to more frequent maintenance cycles of the BLGVs. In addition, since the BLGV is operated using the MPS signal path, maintenance of the vacuum control system requires work involving the MPS signal path, making it difficult to maintain the vacuum control system alone and making the work complicated. To solve these problems, it is necessary to improve maintainability by separating the signal paths and automatically controlling BLGV separately. Therefore, the vacuum control system was modified and constructed with the aim of realizing a control system that takes into account the safety and efficient maintenance and operation of the L3BT vacuum system. This report summarizes the development and use of the L3BT vacuum system control system.