Performance of the diode stack with resistors to suppress beam instability at the J-PARC RCS

J-PARC RCSにおけるダイオードスタックと抵抗を用いたビーム不安定性抑制の性能

菖蒲田 義博   ; Saha, P. K.   ; 山田 逸平 ; 岡部 晃大  

Shobuda, Yoshihiro; Saha, P. K.; Yamada, Ippei; Okabe, Kota

大強度陽子加速器施設(J-PARC)における3GeVシンクロトロン(RCS)においては、ビームの不安定性が顕著な課題として存在している。その根本原因は、8基のキッカー電磁石という加速器構成要素に起因するものである。これらのキッカー電磁石は、一方の端を短絡させ、他方を開放した設計を採用しており、ビームの取り出し時においては電力消費の抑制に寄与する一方、同時にキッカー電磁石が誘起する電磁場がビームの不安定性を引き起す。RCSにおけるビーム不安定化は、RCSの真空容器を介して作用するビームの空間電荷効果に起因する安定化機構の減衰によって引き起こされることが判明している。この問題に対処するため、4基のキッカー電磁石の開放端に抵抗を取り付けたダイオードスタックを設置し、その対策によって、より広い加速器の設定パラメータ領域において、安定的にビームを供給できるようになった。

Beam instability in the 3-GeV Rapid Cycling Synchrotron (RCS) at the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) is primarily caused by the impedance of its eight kickers. The kicker design, with one end shorted and the other open, saves power during beam extraction but excites instability. To mitigate this, we developed a diode stack with resistors installed at the open ends of four kickers. This configuration effectively suppresses instability for smaller-emittance beams delivered to J-PARC's Main Ring (MR).