RCS キッカー、パルスベンドゆらぎの影響

2006.2.14 M. Tomizawa, K. Koseki

F. Noda

○3-50BT コリメーターの許容ロス

○ キッカーゆらぎの影響評価

○ パルスベンドゆらぎの影響と対策

Collimator section entranceStr99_020.comini_020.dat

・ Transverse Input data: RCS simulation(SYMPSONS)by F. Noda

180MeV, 600kW -->Linear transformation・ p/p 　 ±0.31% parabola is assumed

Collimator jaw aperture 54pi phn_022.datmap_022.dat

Collimator jaw aperture 65pi phn_023.datmap_023.dat

RCS からのビームハローの改善　・ 180MeV linac, 600kW --> 400MeV linac 1MW　・ RCS operating point optimization, resonance corrections ・ painting 3-50BT コリメーターの aperture 54pi-->65-70pi ・ MR コリメーターのロスとのバランス　　サーシャが評価中3-50BT コリメーターのスペックアップ　　可能性があるか？　　現在 total 450W (1% of full RCS beam)

　　・放射線の遮蔽　土、地表の線量　　・コリメーター Jaw の発熱　　・コリメーター周りの放射化とメンテナンス

　　　遮蔽設計、コリメーターの設計　　　１台 (of 12 台 ) で 450W を想定 --> マージンあり 現実的なロス分布の場合、合計何ワットまで可能か？

3.6 3-50BT 上部遮蔽構造と隔壁

通路ケーブル・配管用開口部

３ GeV-P

隔壁上部遮蔽構造断面図

ビームライン平面図

平面図

断面図

断面図

ビームパイプ

鉄遮蔽体

開口部

By 鈴木健訓

3.9 　 3-50BT 　スクレーパ損失による遮蔽体表面上の線量評価

450W 損失（１）八間道路　一般区域の空間線量率設計目標値 0.25 μSv/h(1) Emittance 120π 0.055 ± 0.005 μSv/h(2) Emittance 80π 0.050 ± 0.005 (3) 1 台　一点損失 0.075 ± 0.005 (No.6) 0.29 ± 0.01(No.12)（２）横方向　土の放射化設計目標値 1 台 11mSv/h, 12 台同時 5mSv/h(1) Emittance 120π 1.03 ± 0.01 　 mSv/h(2) Emittance 80π 0.84 ± 0.01 (3) 1 台　一点損失 2.31 ± 0.02（３）床下方向　土の放射化設計目標値 1 台 11mSv/h, 12 台同時 5mSv/h(1) Emittance 120π 1.23 ± 0.02 mSv/h(2) Emittance 80π 0.94 ± 0.02 (3) 1 台　一点損失 1.53 ± 0.02

八間道路

By 鈴木健訓

○ 　放射線遮蔽　　　合計ロス　 450W の 3-4 倍は OK 　○ 　 Jaw 発熱　　 60W x 4 倍 =240W < 450W/1 台 ○ 　コリメーターメンテナンス　　・ フランジの遠隔着脱　　・ 被曝を減らす交換シナリオ　　　 --> 対策済み

残留放射能　鈴木氏の最近の評価あり　　　　　 3-4 倍は許容できることを期待する

○ スペックアップする場合は　 J-PARC 全体のコンセンサスを得る必要がある　　

114nséûä‘íxÇÁÇπ

0 0.0000005 0.000001 0.0000015 0.000002

time

114ns

0 0.00000050.0000010.00000150.000002time

gap=1.256E-3V(average)=0.064826

(1.256E-3)/(0.064826)*50=0.969% Å}0.969%

+-2.7% +-1%

2005.6.23 Noda’s mail

RCS Kicker Field Fluctuation

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

-0.0002

-0.0001

0

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

400 600 800 1000 1200 1400

RCS SM exitdx(m) dpx(rad)

time(ns)

54

56

58

60

62

64

66

68

70

-6 -4 -2 0 2 4 6

RCS SM exit

C

dx(mm)

RCS exitx=28.96m, x=-2.83

Normalized phase space

-0.0002

0

0.0002

0.0004

0.0006

-0.002 0 0.002 0.004 0.006

RCS SM exit

dpx(rad)

dx(m)

Y = M0 + M1*X

9.4855e-10M0

0.095458M1

1R

-0.0015

-0.001

-0.0005

0

0.0005

0.001

0.0015

-0.006 -0.004 -0.002 0 0.002 0.004 0.006

xpx_PBin

dx(m) at BGNSCR

x(m) at RCS exit

Y = M0 + M1*X

6.6283e-08M0

-0.20366M1

1R

-0.0004

-0.0002

0

0.0002

0.0004

-0.006 -0.004 -0.002 0 0.002 0.004 0.006

xpx_PBin

dpx(rad) at BGNSCR

x(m) at RCS exit

Y = M0 + M1*X

1.6146e-07M0

0.093455M1

1R

0.95

1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

-0.006 -0.004 -0.002 0 0.002 0.004 0.006

xpx_PBin

IJ

dx(m) at RCS exit

Y = M0 + M1*x + ... M8*x8 + M9*x9

1.0028M0

-9.464M1

6452.3M2

0.99913R

Y = M0 + M1*x + ... M8*x8 + M9*x9

1.0014M0

-5.2285M1

6007.9M2

0.99862R

STRUCT によるコリメーターロス計算

キッカーゆらぎ（ ±1.1%) による 3-50BT コリメーターのロス

　　　　 Input beam: Noda’s Simpsons data(3GEV_BEAMDIST_050906_V2.DAT)

　　　　 1ns ごとにロスを計算 longitudinal distribution uniform　２バンチの合計

　　　 -------> 1.0194 倍　 (2% 増加 )

First batch to 3-50BT(-4.5×10^-3)

First batch to 3-NBT（ ±0.645×10^-3）

Pulse Bend Field Fluctuation

First batch to 3-NBT 　 BL/BL= 1.3×10-3

B=7.9G (B=1.2T, L=1.5m) kick=0.12mrad

3NBT 明午氏　　 　 0.11mrad は想定内

残留磁場の 3NBT への影響

No correction case

50

60

70

80

90

100

110

-0.005 -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0 0.001

effect of pulse bend fluctuation

B

/BL BL

3-50BT 側

0.5

1

1.5

2

2.5

3

-0.005 -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0 0.001

pulse bend field fluctuation

B

dBL/BL

Y = M0 + M1*x + ... M8*x8 + M9*x9

1.0019M0

36.077M1

82226M2

0.99998R

Average loss of 4batches 1.51

補正磁石の例：　PB コイル端から 1.6m に中心あり

BPM

BPM

BPM

MWPM

MWPM

ST-V

ST-HV

ST-H

52

54

56

58

60

62

-0.005 -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0 0.001

with correction

emittance

/BL BL

0.995

1

1.005

1.01

1.015

1.02

1.025

-0.005 -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0 0.001

pulse bend field fluctuationwith correction magnet

B

dBL/BL

Y = M0 + M1*x + ... M8*x8 + M9*x9

1.0019M0

36.077M1

82226M2

0.99998R

corrected case

Average loss of 4batches 1.008Correction magnet BL=0.011 Tm

L=0.5m-->B=0.022T