Simulations of magnetic field effects on 3-GeV proton beam brought by magnets for muon beam in future proton beam transport line of J-PARC

J-PARC陽子ビーム輸送ラインにおけるミュオンビーム用電磁石の磁場による3GeV陽子ビームへの影響のシミュレーション

山口 雄司   ; 近藤 恭弘   ; 明午 伸一郎   ; 篠崎 信一 ; 高柳 智弘   ; 藤森 寛*; 河村 成肇*

Yamaguchi, Yuji; Kondo, Yasuhiro; Meigo, Shinichiro; Shinozaki, Shinichi; Takayanagi, Tomohiro; Fujimori, Hiroshi*; Kawamura, Naritoshi*

J-PARCでは、3GeV陽子ビーム輸送施設によって3GeVシンクロトロンから物質・生命科学実験施設(MLF)へ大強度陽子ビームを輸送している。陽子ビーム輸送施設のビームライン最下流部には、ミュオンビーム輸送用の偏向電磁石とソレノイドがあるため、これらの磁場による3GeV陽子ビームへの影響を補正する必要がある。シミュレーションにより偏向電磁石による軌道のずれとソレノイドによるプロファイルの回転に伴う垂直方向ビームサイズの増大を模擬し、それぞれの影響を補正する方法を検討した結果、追加の偏向電磁石とソレノイドを用いることで補正でき、安定なビーム輸送が可能であることがわかった。

The 3-GeV proton beam from the rapid cycling synchrotron (RCS) of J-PARC is transported to the spallation neutron source at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) by a 3-GeV RCS to Neutron facility Beam Transport (3NBT) line. Recently, the first design idea of a new proton beam transport line has been proposed for a future target station of the MLF (TS2). In the present study, proton beam transport is simulated near the TS2 target where a bending magnet and a solenoid are located for muon beam transport. The purposes are to clarify the magnetic field effects on the proton beam by the magnets and to present a method to correct each effect. Orbit deviation by the bending magnet and vertical size expansion due to profile rotation by the solenoid can be corrected by installing additional bending magnets and a solenoid with reversal magnetic field, respectively. The correction method is expected to be effective and also needs to be studied further for detail design.