Single bunch injection scheme for doubling the beam intensity of J-PARC Main Ring

ビーム強度倍増のためのJ-PARC MRにおけるシングルバンチ入射法

田村 文彦   ; 沖田 英史  ; 發知 英明*; Saha, P. K.   ; 佐藤 洋一*; 吉井 正人*; 大森 千広*; 山本 昌亘   ; 清矢 紀世美*; 杉山 泰之*; 足立 恭介  ; 野村 昌弘  ; 島田 太平 ; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; 宮越 亮輔*

Tamura, Fumihiko; Okita, Hidefumi; Hotchi, Hideaki*; Saha, P. K.; Sato, Yoichi*; Yoshii, Masahito*; Omori, Chihiro*; Yamamoto, Masanobu; Seiya, Kiyomi*; Sugiyama, Yasuyuki*; Adachi, Kyosuke; Nomura, Masahiro; Shimada, Taihei; Hasegawa, Katsushi*; Hara, Keigo*; Miyakoshi, Ryosuke*

J-PARC主リング(MR)の現在の目標は、出力ビームパワー1.3MW、ビーム強度3.3e14ppp、繰り返し周期1.16秒である。3GeVシンクロトロン(RCS)は、1回の入射で2つのバンチをMRに供給し、4回の入射で8つのバンチがMRに蓄積される。RCSのハーモニック数は2であり、RCSの最大ビーム強度は2バンチで8.3e13ppp、すなわち4.2e13ppbである。RCSのハーモニック数を1に設定し、RCSが8.3e13pppの同じ強度で1つのバンチを加速できれば、MRのバンチ強度は2倍の8.3e13ppbになり、これは8つのバンチを持つ6.6e14pppの累積ビーム強度に相当する。シングルバンチ入射で8バンチ蓄積するためには160msの入射期間が必要であり、ビームパワーは2倍より若干小さくなる。本発表では、縦方向のビームシミュレーションに基づき、RCSにおける単一バンチ加速の実現可能性について議論する。

The current goal of the J-PARC Main Ring (MR) is an output beam power of 1.3 MW, with a beam intensity is 3.3e14 protons per pulse (ppp) at a repetition period is 1.16 s. The Rapid Cycling Synchrotron (RCS) delivers two bunches to the MR in each injection and eight bunches are accumulated in the MR with four injections. The harmonic number of the RCS is 2 and the maximum nunch intensity of the RCS is 4.2e13 protons per bunch (ppb). If the harmonic number of the RCS is set to 1 and the RCS can accelerate a single bunch with the same intensity of 8.3e13 ppp/ppb, the bunch intensity in the MR can be doubled to 8.3e13 ppb, which corresponds to the accumulated beam intensity of 6.6e14 ppp with eight bunches. In this presentation, the feasibility of single bunch acceleration in the RCS is discussed based on the longitudinal beam simulations.