新しいJ-PARC RCS入射水平シフトバンプ電磁石用パルス電源の開発

高柳 智弘; 植野 智晶*; 堀野 光喜; 飛田 教光; 林 直樹; 金正 倫計; 入江 吉郎*; 岡部 晃大; 谷 教夫; 内藤 伸吾*; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1169 - 1174, 2015/09

http://www.pasj.jp/web_publish/pasj2015/proceedings/PDF/THP0/THP073.pdf

J-PARC 3GeV RCSのビーム入射システムにおける水平シフトバンプ電磁石用の新しい電源を開発し製作した。新しい電源は、LINACの入射ビームエネルギーが181MeVから400MeVへとアップグレードをするのに合わせ、現在の2倍以上の電源容量が必要になる。さらに、電磁石のセラミックダクトを覆うRFシールドのループコイルのインダクタンスと励磁場の共振によるビームロスを防ぐために、電流リップルノイズの低減が要求される。そこで、新しい電源の主回路方式に、これまでのIGBTの半導体スイッチを利用したチョッパ方式から、コンデンサの充放電を利用した転流方式を新たに採用することにした。コンデンサ転流方式は、台形波形(バンプ波形)を出力する際に常時スイッチングを行うチョッパ方式と異なり、原理的にはバンプ波形の分岐点での3回のスイッチ操作で形成が可能である。出力試験の結果、スイッチングに起因するリプル電流の発生が大幅に低減されたことを確認した。さらに、バンプ電磁石に起因するビームロスが低減し、RCSの所期性能である1MW相当のビーム加速に成功した。本論文では、転流方式を採用した新シフトバンプ電源の特性について述べる。

電磁石用電源装置

高柳 智弘; 林 直樹

戸田 克則*

特願 2012-271730  公開特許公報  特許公報

【課題】大電流が流れることとなる配線のインダクタンス、および該配線から発せられるノイズを低減することができる電磁石用電源装置を提供する。 【解決手段】本発明に係る電磁石用電源装置1は、第1出力端子2から電磁石30にパルス状の第1電磁石電流I1を印加する第1電流源10と、第2出力端子3から電磁石30にパルス状の第2電磁石電流I2を印加する第2電流源20と、第1電流源10および第2電流源20を相互に接続する中間配線4とを備える。第1電流源10は、第1電磁石電流I1を第1出力端子2に送る第1配線11を有し、第2電流源20は、第2電磁石電流I2を第2出力端子3に送る第2配線21を有する。第1配線11および第2配線21は、全体としてループ状の電流路を形成し、中間配線4は、このループ状の電流路と並走するように引き回されている。