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Saha, P. K.; 原田 寛之; 發知 英明; 高柳 智弘
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.394 - 398, 2015/03
The design goal of the J-PARC RCS is not only to achieve a high power beam of 1 MW but also to ensure two different transverse sizes of the extracted beam for the MLF and MR. Namely, a wider beam profile for the MLF, while a narrower one for the MR. For that purpose we have carefully designed the RCS injection painting scheme so as to control the painting area pulse-to-pulse between MLF and MR. Because depending on the injection painting area, the extracted beam emittance can be achieved as desired. The validity of the present method has been clearly demonstrated in the experimental studies for both 181 MeV as well as for the upgraded 400 MeV injection. The extracted beam profile for the MR is measured to be sufficiently narrower as compared to that for MLF and was also quite consistent with simulation results. The system has already been in service for the user operation with good reliability. In this study, it is thus confirmed that in a multi-user high intensity machine beam parameters can be dynamically controlled and delivered as requested by the user even in simultaneous operation.
山本 風海; 林 直樹; 岡部 晃大; 原田 寛之; Saha, P. K.; 吉本 政弘; 畠山 衆一郎; 發知 英明; 橋本 義徳*; 外山 毅*
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.278 - 282, 2015/03
J-PARCの3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron, RCS)では300kWの出力で物質生命科学実験施設(MLF)およびメインリングへビームを供給してきた。2014年の夏季シャットダウン時に、1MW出力を目指してリニアックでイオン源およびRFQの入れ替えを行った。1MWで信頼性の高いビーム運転を行うためには、さらなるビームロスの低減が必要となる。また、ユーザにとってはビーム出力が上がった際のビームのクオリティも重要である。そのために、入射および出射ビームのハローの測定精度が上がるようモニタの開発を進めた。具体的には、入射ビームのハロー測定用にはバイブレーションワイヤモニタ(VWM)とリニアック-3GeVシンクロトロン輸送ライン上のスクレーパを利用するモニタ二種類の開発を行い、VWMに関しては原理実証を終え、スクレーパを利用するモニタに関しては既存のモニタと比較して一桁以上感度を向上することに成功した。出射ビームのハロー測定では、OTRモニタを用いてビーム中心部と比較して
の量のハローまで測定できるようになった。また、RCSからのビーム取り出し後に遅れて出る陽子がわずかでも存在すると、MLFで計画されているミュオン-電子転換過程探索試験DeeMeにおいてバックグラウンドの元となり、実験の精度が大きく低下する。このような陽子を測定する手法を開発し、予備試験によってその存在比がコアビームの
程度であり要求を満たすことを確認した。
菖蒲田 義博; 外山 毅*; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.74 - 78, 2015/03
Recently, we have developed a new theory to evaluate longitudinal and transverse impedances of any size of ceramic break sandwiched between metal chambers. The theory successfully reproduces the resonance structures in the impedance due to trapped modes inside the ceramic break. The comparisons between the theoretical and the simulation results such as ABCI and CST Studio show excellent agreements, indicating that they can be used as a good benchmark test for accuracy of simulation codes. To demonstrate the existence of such resonances, the transverse impedance of the ceramic break is measured using the wire-method. The measurement results reproduce the simulations well. The theory is particularly useful for the evaluation of the impedance of the ceramic break with titanium nitride coating.
菖蒲田 義博; Saha, P. K.; 外山 毅*; 山本 昌亘; Chin, Y. H.*; 入江 吉郎*
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.369 - 373, 2015/03
Measurements demonstrate that the kicker impedance dominates along the RCS. Based on a newly developed theory, the impedance is measured by observing the beam-induced voltages at the ends of power cable of the kicker. Toward one mega-watt goal, it is essential to take advantage of tune manipulations and the space charge damping effect. We propose the reduction scheme of the kicker impedance by attaching the resistors combined with four diodes in parallel at the ends of the kicker cables, to pursue the ultimate goal at the RCS.
發知 英明
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.6 - 11, 2015/03
J-PARC 3GeV RCSは、1MW出力を目指す世界最高レベルの大強度陽子シンクロトロンである。2013年及び2014年の夏季作業期間に入射器であるLinacの増強作業が実施され、RCSへの入射エネルギー及び入力粒子数が設計値へと引き上げられ、2014年10月より、RCSは、1MW設計運転の実現を目指した最終段階のビーム調整を開始した。RCSのような大強度陽子加速器では、ビーム損失により生じる機器の放射化が出力強度を制限する最大の要因となるため、ビーム損失の低減が1MW設計運転を実現するための重要な研究課題となるが、この10月のビーム試験では、入射ビームの分布形状やペイント入射法の最適化等により、770kW相当のビーム加速で生じるビーム損失をほぼ最小化することに成功した。本会議では、ビーム増強過程で我々が直面したビーム損失の発生メカニズムやその低減策について報告する。
原田 寛之; Saha, P. K.; 田村 文彦; 明午 伸一郎; 發知 英明
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.389 - 393, 2015/03
1MWの大強度出力を目指すJ-PARCの3GeVシンクロトロン(RCS)では、ビーム入射、加速、出射を25Hzの高繰返しで行っており、ビーム加速後2つのビームの塊(バンチ)を8台の取り出しキッカー電磁石で周回軌道から蹴り出し、3台のセプタム取り出し電磁石で出射ビームラインへとビーム供給する。取り出されたビームは、物質生命実験と下段の50GeVシンクロトロンへと導かれる。そのキッカー電磁石は、磁場の立ち上がり直後に磁場の揺らぎを持っており、バンチ内のビーム重心が大きく変位していることがわかった。この変位は、取り出されたビームサイズを直接広げてしまうため、大きな課題となっていた。ビーム試験において、短パルスのビームを用いて、キッカー電磁石の励磁タイミングに対するビーム変位の測定を行い、磁場揺らぎによる位置変位の特性を把握することに成功した。8台のキッカー電磁石間で揺らぎによるビーム位置変位を補正可能なタイミングを最適化した。その結果、最大
15mmもの変位が1mm以下までの補正に成功した。本発表では、磁場揺らぎによる位置変位の補正手法や実験結果を発表する。
吉本 政弘; 原田 寛之; 岡部 晃大; 金正 倫計
Proceedings of 54th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High Brightness and High Power Hadron Beams (HB 2014) (Internet), p.143 - 147, 2015/03
横方向のビームハローは大強度ビーム加速器の性能を制限するもっと重要なパラメータの一つである。そのためJ-PARC3GeVシンクロトロンRCSのビーム強度増強を行うにはビームハローの測定は必須である。ビーム分布に対して中心の密度が濃い部分をビームコア、周辺の密度が薄い部分をビームテール、さらに外周に散在している部分をビームハローと呼んでおり、一般にビームハロー部はビームコアに対して1/10000
1/1000000程度の強度と言われている。そのために、ビームハローを測定するには6桁程度のダイナミックレンジが必要になるが、単体の装置でこれを実現することは非常に困難である。そこで、ワイヤースキャナーとビームロスモニタを組み合わせた新しいビームハローモニタを開発し、ビームを取り出した輸送ラインに設置した。ロスモニタのダイナミックレンジは3桁程度だが、感度領域の異なるロスモニタを複数台組み合わせることで、非常に広いダイナミックレンジを実現でき、コア部からテール部そしてハロー部迄を含むビームプロファイルを計測することが可能となった。
