Direct Measurement of Tune Spread Distribution in J-PARC MR

J-PARC MR 中音调扩展分布的直接测量

• 批准号: 20J13496
• 负责人: 安居 孝晃
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13496/
• 关键词: 加速器; 共鳴; 空間電荷効果; 陽子; ビームロス

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の主リング(MR)では、大統計で新物理を探索するニュートリノ・ハドロン実験のため、陽子ビームの大強度化の研究が進められている。大強度化には、機器のアップグレードだけでなく、機器の放射化を抑えるためにビームロスの抑制が重要である。ビームはMRを数十万周するため、ビームの横方向の周回振動数(チューン)に依存する共鳴が起きる。MRでは主に空間電荷効果によってチューンが分布を持ち、共鳴条件に抵触するチューンを持った粒子が失われ、ビームロスの原因となる。本研究では、チューン広がり分布の定量評価、各共鳴の影響評価を通じて、ビームロスの低減を目標とした。各共鳴ごとに励起源を特定し、それぞれに合った手法で共鳴の抑制手法を考慮した。まずは3次構造共鳴(nx-2ny=-21)の補正を行った。この共鳴は3回対称な構造をしているMRにおいては強め合いの共鳴であり、影響が大きい。私は加速器の対称性に注目することで、位相進みを適切に調整すればこの共鳴を補正できることを発見した。この共鳴補正手法はシミュレーションだけでなく、3通りの実験によっても確認した。次に現在のニュートリノ向け運転において、エラーのない条件下で最も強い影響を持っている共鳴は空間電荷効果が励起する8ny=171であることを突き止めた。これはチューン広がり分布の評価により、ビームロスの原因となるビームの裾に位置する粒子がこの共鳴に抵触することから判明した。さらに、チューンは固定したままビーム光学系を大きく変化させることによって、この共鳴の影響を大きく抑制できることを発見した。測定においても、新しいビーム光学系を採用した場合、ビーム入射期間におけるロスが16%低減することを確認した。

The research on the principle separation (MR) of high intensity positron accelerator (J-PARC) is progressing. The intensity of the machine is very high, and the radiation of the machine is very important The number of cycles in the transverse direction depends on the resonance of the MR system. MR is the main space charge distribution, resonance conditions, and reasons for particle loss. The purpose of this study is to quantitatively evaluate the distribution of resonance and the impact of resonance. The resonance origin is specified, and the resonance suppression method is considered. The correction of the third-order structural resonance (nx-2ny=-21) was carried out. The resonance of the three rings is related to the structure of the MR, and the resonance of the three rings is related to the influence of the MR. The resonance of the accelerator is corrected properly. The resonance correction method is to confirm the resonance of the resonance. Under the conditions of the second phase, the resonance space charge effect is excited. The reason why the particles are distributed in different directions is to determine the resonance of the particles. The optical system is fixed, and the resonance is suppressed. The measurement of the new optical system was carried out in the case of a 16% reduction in the incident period.

项目成果

Injection Optics Matching of the High Intensity Beam at J-PARC MR

J-PARC MR 高强度光束的注入光学匹配

• DOI: 10.7566/jpscp.33.011030
• 发表时间: 2021
• 期刊: JPS Conference Proceedings
• 作者: Yasui Takaaki;Igarashi Susumu;Sato Yoichi;Satou Kenichirou;Ohmi Kazuhito;Koseki Tadashi
• 通讯作者: Koseki Tadashi

Transverse emittance growth caused by space-charge-induced resonance

空间电荷引起的共振引起的横向发射度增长

• DOI: 10.1103/physrevaccelbeams.23.061001
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review Accelerators and Beams
• 影响因子: 1.7
• 作者: Yasui Takaaki;Igarashi Susumu;Sato Yoichi;Koseki Tadashi;Ohmi Kazuhito
• 通讯作者: Ohmi Kazuhito

Study on the Beam Intensity Upgrade of J-PARC Main Ring

J-PARC主环束流强度升级研究

• DOI: 10.7566/jpscp.33.011029
• 发表时间: 2021
• 期刊: JPS Conference Proceedings
• 作者: Igarashi Susumu;Ohmi Kazuhito;Sato Yoichi;Yasui Takaaki
• 通讯作者: Yasui Takaaki