J-PARC RCSのさらなるビーム損失低減と大強度化に向けた非構造共鳴の補正

Compensation of random resonance for further beam loss mitigation and 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3GeVシンクロトロン(Rapid cycling synchrotron: RCS)の大強度・高品質化に貢献するものである。RCSのような大強度加速器においてビーム損失は装置を放射化させ出力を制限するため、その低減は大強度化を目指す上で重要度が高い。現在、RCSは出力1MW相当でのビーム損失を、0.1%程度にまで低減することに成功している。一方で、更なる大強度出力1.5MWに向け、より一層のビーム損失低減と運転パラメータ設定可能域の拡充が求められる。こういった目的の下、低電流ビームを用いたベータトロンチューンの掃引実験により、ビーム損失起源の同定を試みた。その結果、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とした。さらに、補正四極電磁石を用いてを補正し、当該共鳴への抵触によるビーム損失の大幅な低減が可能であることを実証した。加えて、同様な補正が大強度ビームを加速する場合にもビーム損失低減に繋がることを確認した。本発表では、これら実験結果を報告し、ビーム損失起源の同定及び補正手法について議論する。

We have studied the compensation of random resonance for further beam power ramp-up and beam loss mitigation in the 3 GeV rapid cycling synchrotron (RCS). The particle loss will produce high levels of radioactivity in high-intensity synchrotrons such as the RCS and can limit the available beam power. While the current beam loss has been successfully mitigated to 0.1 % at the designed beam power of 1 MW, further beam loss mitigation and expansion of the stability region are required to realize the beam power of 1.5 MW. For this purpose, we have conducted a tune survey with a low current beam to identify the beam loss source. We reveal the enhancement of the 2nd-order random resonance () and demonstrate the compensation of the resonance by using the trim quadrupole magnets (QDT). In addition, the resonance compensation using the QDT is confirmed to be effective in reducing beam loss for the high current beam provided to the material and life science facility. In this meeting, the results of the study of random resonance compensation will be presented.