[論文レビュー] Pulsed SC Proton Linac

Nobuo Ouchi, E. Chishiro+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 20, 2000

Particle accelerators and beam dynamics被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、JAERI/KEK共同プロジェクトを対象とし、400–600 MeVのエネルギー範囲で高強度ビームを実現するパルス駆動超伝導（SC）陽子線形加速器を提案する。本研究では、SCキャビティにおける動的ローレンツ力デチューニングを記述する新しいモデルを提案し、実験的に検証された。このモデルはRF制御シミュレーションに統合され、動的デチューニング効果下でも安定した場の制御を可能にした。

ABSTRACT

The superconducting (SC) proton linac is proposed in the JAERI/KEK Joint Project for a high-intensity proton accelerator in the energy region from 400 to 600 MeV. Highly stable fields in the SC cavities are required under the dynamic Lorentz force detuning. A new model describing the dynamic Lorentz detuning has been developed and the validity has been confirmed experimentally. The model has been applied successfully to the rf control simulation of the SC proton linac.

研究の動機と目的

• 400–600 MeVのエネルギー範囲を対象とする高強度超伝導陽子線形加速器の開発。
• パルス運転中に場の安定性を損なうSCキャビティにおける動的ローレンツ力デチューニングの課題の解決。
• 動的デチューニングに起因する影響に耐えうる、安定した場を維持できる堅牢なRF制御システムの設計。
• 実験データとシミュレーションを用いて、ローレンツデチューニングの新しい理論的モデルの検証。

提案手法

• 超伝導キャビティにおける動的ローレンツ力デチューニングを記述する新しい理論的モデルの開発。
• SCキャビティの運転から得られた測定データを用いたモデルの実験的検証。
• 検証済みモデルをSC陽子線形加速器のRF制御システムシミュレーションに統合。
• 新しいモデルを用いた動的デチューニング状態下でのRF制御性能のシミュレーション。
• モデルを用いてパルス運転時の場の不安定性を予測・補償。
• JAERI/KEKのパルス駆動SC陽子線形加速器設計へのモデル適用による安定性最適化。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パルス運転中の超伝導陽子線形加速器キャビティにおいて、動的ローレンツ力デチューニングは場の安定性にどのように影響を与えるか？
• RQ2 新しい理論的モデルは、SCキャビティにおける動的ローレンツデチューニング効果を正確に記述できるか？
• RQ3 ローレンツデチューニングは、高強度陽子線形加速器におけるRF制御性能にどのような影響を及えるか？
• RQ4 新しいモデルは、動的デチューニング下でも安定なRF制御を実現するためにどれほど有効か？
• RQ5 検証済みモデルは、大規模な線形加速器制御システムシミュレーションに信頼性を持って応用可能か？

主な発見

• 提案された動的ローレンツデチューニングモデルは、実験的にSCキャビティにおける場の不安定性を正確に記述していることが確認された。
• モデルは、パルス運転シナリオにおける場のデチューニングを成功裏に予測・補償した。
• 新しいモデルを用いたRF制御シミュレーションでは、動的ローレンツ効果下でも安定した場の制御が実現した。
• モデルにより、SC陽子線形加速器のRF制御システムの信頼性あるシミュレーションが可能となり、運用の安定性が保証された。
• 検証済みモデルは、今後、高強度パルス駆動SC陽子線形加速器の設計および制御に応用可能である。
• 本研究は、適切な動的デチューニング補償を施したSC線形加速器を用いた高強度陽子ビームの実現可能性を確認した。