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發知 英明; 原田 寛之; 加藤 新一; 金正 倫計; 岡部 晃大; Saha, P. K.; 菖蒲田 義博; 田村 文彦; 谷 教夫; 渡辺 泰広; et al.
Proceedings of 57th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2016) (Internet), p.480 - 485, 2016/08
J-PARC 3-GeV RCSは、2015年1月に1MW相当のビーム加速を達成したところであり、それ以来、ビーム損失の低減を目指した大強度ビーム試験を精力的に展開している。2015年10月のビーム試験では、ペイント入射の最適化により空間電荷由来のビーム損失を最小化させると共に、色収差や加速過程のチューンを制御することでビームの不安定化を抑制することに成功した。また、その後に実施したビーム試験では、新規導入した補正四極電磁石と共に、Anti-correlatedペイント入射を併用することでペイント範囲を2倍に拡幅することに成功し、その結果、入射中の荷電変換フォイル上での散乱現象に起因したビーム損失を大幅低減させることができた。こうした一連のビーム調整により、1MW運転時のビーム損失は、十分に許容範囲内と言えるレベルにまで大幅低減された。本発表では、ビーム増強過程で顕在化したビーム損失の発生機構やその低減に向けた取り組みなど、大強度加速器におけるビーム物理についての話題を中心に、RCSビームコミッショニングの進捗状況を報告する。
菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; 高田 耕治*; 外山 毅*; 仲村 佳悟*
Proceedings of 57th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2016) (Internet), p.523 - 528, 2016/08
J-PARCのシンクロトロン(特にMR)では、ビーム強度を上げていくと、将来、電子雲によるビームの不安定化が起こることが懸念されている。このビームの不安定性をモニターで検知するには、GHz帯まで周波数特性の良いモニターが必要である。モニターの電極形状とモニターの周波数特性には相関があることが分かっていて、指数関数型の電極形状が採用されることが一般的である。しかし、これを精度よく製作することは、極めて困難である。実際、J-PARC MRのモニターの特性は、1GHzを超えると極端に悪くなっている。そこで、われわれは、三角形状や五角形状の電極を提案することにした。シミュレーション上は、これで、指数関数型の電極形状と同程度の周波数特性を得ることができることが分かる。さらに、この形状は製作が圧倒的に簡単なので、現実的には、指数関数型の電極形状の周波数特性を圧倒できることを、実際の測定で示すことができる。一方で、この改良でビームとの結合インピーダンスが悪化すると、ビームを安定化させるという意味で問題である。この発表では、改良した電極の周波数特性とその結合インピーダンスを示すことで、結合インピーダンスを増大させることなく周波数特性を改善できることを示すことにする。
stripping to proton by using only lasers in the J-PARC RCSSaha, P. K.; 原田 寛之; 加藤 新一; 金正 倫計; 入江 吉郎*; 山根 功*
Proceedings of 57th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2016) (Internet), p.310 - 314, 2016/08
In order to avoid two practical issues of short lifetime and residual radiation due to foil beam interaction during multi-turn H (negative hydrogen) stripping injection in the recent and next generation multi-MW proton accelerators, we proposed a new method for such an H stripping by using only lasers. The method, especially at lower H energy aims to overcome the real difficulty involved mainly for the required extremely high magnetic fields with laser used so far for that purpose. The present work gives a detail of the present method including a strategy to carry out a proof-of-principle (POP) experiment the 400 MeV H in the 3-GeV RCS of J-PARC. Based on the results obtained in the POP experiment, a realistic design for such a system including R&D of the high power lasers for the practical application can be determined.
山本 昌亘
Proceedings of 57th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams (HB 2016) (Internet), p.110 - 114, 2016/08
3GeVシンクロトロンでの利用を目的とし、大強度陽子シンクロトロン向けに縦方向粒子追跡コードを開発してきた。縦方向粒子追跡コードはいくつか存在するが、我々のコードはウエイク電圧、空間電荷効果を取り込んだ上で粒子追跡を行い、マルチハモニックスの下でビームエミッタンスやフィリングファクターなどのRFバケツの裕度を計算することができる。また、シンクロナス粒子の計算方法を独自に開発し、シンクロナス粒子の周回周波数と加速周波数パターンに比例関係がない場合でも計算することができる。この特徴により、アディアバティシティのチェックが行える独自の仕様となっている。本コードを用いることで、3GeVシンクロトロンで大強度のビームを加速する条件を求めることができ、1MWの出力を達成することができた。本報告では、基本的な設計方針及びJ-PARC RCS, MRでの計算例を示す。
加藤 新一; 原田 寛之; 發知 英明; Saha, P. K.; 岡部 晃大; 高柳 智弘; 堀野 光喜; 植野 智晶; 飛田 教光*; 金正 倫計
no journal, ,
大強度陽子加速器であるJ-PARC 3GeVシンクロトロンでは、負水素イオンを用いた荷電変換多重入射を行っている。この際、ビームロスの原因となる空間電荷力の緩和や、周回ビームの荷電変換膜による散乱の影響の低減のために、横方向の位相空間上の任意の範囲に荷電変換多重入射された入射ビームを配置するペインティング入射システムが必須となる。この入射システムは、水平方向に対して4台、垂直方向に対して2台の電磁石によって、入射中にビーム軌道を変動させる必要があり、電磁石出力調整に時間がかかり、精度も良くないことがビーム調整を行う上での課題であった。そこで、ビーム調整時間短縮と精度向上を目的として、電流出力調整アプリケーションの開発と、それを用いたペインティング入射調整手法の実証を行った。電流出力調整アプリケーションは、調整で用いるフィードフォワード信号に対する電磁石電源の電流出力応答特性の試験結果を元に作成した。その結果、設計値の2倍以上となる
100Aの精度で電流出力調整が可能となり、調整時間も3分の1に削減された。また、実際のペインティング入射調整では、閉軌道歪みの測定値と加速器モデルを組み合わせることで電磁石の蹴り角を算出した。この結果から、磁場の早い時間変動に起因する出力電流値と出力磁場値との差異を明らかにし、出力電流値ではなく蹴り角を元に電流出力調整を行う手法を考案した。この結果、意図したペインティング入射が達成できた。以上より、ペインティング入射の高精度調整手法が確立できた。
