Development of a compact high voltage pulse power supply of MARX-type for muon linac klystron

ミュオンリニアックのクライストロン用MARX型小型高電圧パルス電源の開発

高柳 智弘   ; 不破 康裕   ; 大谷 将士*; 下村 浩一郎*; 三部 勉*; 近藤 恭弘   ; 二ツ川 健太*; Cicek, E.*; 中沢 雄河*; 徳地 明*; 生駒 直弥*; 川上 弘晶*

Takayanagi, Tomohiro; Fuwa, Yasuhiro; Otani, Masashi*; Shimomura, Koichiro*; Mibe, Tsutomu*; Kondo, Yasuhiro; Futatsukawa, Kenta*; Cicek, E.*; Nakazawa, Yuga*; Tokuchi, Akira*; Ikoma, Naoya*; Kawakami, Hiroaki*

J-PARCでは、出力電圧75kV、出力電流40A、パルス幅50usの短パルス波形を25Hzの繰り返しで動作する高出力・高周波仕様の小型パルス電源を開発している。この電源は、高い安定性と信頼性が要求されるミュオンリニアック用クライストロンの駆動に使用する。ワイドバンドギャップ半導体デバイスの技術開発により実現した13kVの超高耐圧と低損失という優れた特性を持つ次世代パワー半導体SiC-MOSFETと、超高電圧パルスを発生するマルクス回路を組み合わせることで、従来よりも低損失でコンパクトなパルス電源を実現する。本発表では、マルクス電源の回路設計について報告する。

We have been developing a compact pulse power supply with high output and high frequency specifications: output voltage of 75 kV, current of 40 A, main pulse width of 50 us, and repetition frequency of 25 Hz for short pulse waveforms. This power supply is used to drive klystron for muon linac, which requires high stability and reliability. It uses a next-generation power semiconductor SiC-MOSFET with excellent characteristics of ultra-high withstand voltage of 13 kV and low loss, which was realized through the technological development of wide band gap semiconductor devices. Combining this SiC-MOSFET with the Marx circuit that generates ultra-high voltage pulses will realize a more compact pulse power supply with lower losses than conventional ones. In addition, future ap-plications in portable accelerators are also possible. In this presentation, the circuit design of the Marx power supply will be reported.