Transcript コリメーターの設計 1台

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
・Transverse Input data: RCS simulation(SYMPSONS)
by F. Noda
180MeV, 600kW
-->Linear transformation
・Dp/p
±0.31% parabola is assumed
Collimator section entrance
Str99_020.com
ini_020.dat
Collimator jaw aperture 54pi
phn_022.dat
map_022.dat
Collimator jaw aperture 65pi
phn_023.dat
map_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
隔壁
By 鈴木健訓
上部遮蔽構造断面図
平面図
鉄遮蔽体
ケーブル・配管用開口部
通路
断面図
ビームパイプ
断面図
３GeV-P
開
口
部
ビームライン平面図
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
By 鈴木健訓
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
○ 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
RCS Kicker Field Fluctuation
+-2.7%
+-1%
114ns時間遅らせ
gap=1.256E-3
V(average)=0.064826
(1.256E-3)/(0.064826)*50=0.969%
Å}0.969%
114ns
0
0.0000005
0.000001
0.0000015
0.000002
0
0.0000005
0.000001
ti me
time
2005.6.23 Noda’s mail
0.0000015
0.000002
dpx(rad)
dx(m)
RCS SM exit
0.006
0.0005
0.0004
0.004
0.0003
dx(m)
0.0002
0.0001
0
0
-0.002
-0.0001
-0.004
400
600
800
1000
time(ns)
1200
-0.0002
1400
dpx(rad)
0.002
C
RCS SM exit
70
RCS exit
bx=28.96m, ax=-2.83
68
Normalized phase space
emittance(pimmmrad)
66
64
62
60
58
56
54
-6
-4
-2
0
dx(mm)
2
4
6
dpx(rad)
RCS SM exit
0.0006
Y = M0 + M1*X
0.0004
M0
9.4855e-10
M1
0.095458
dpx(rad)
R
1
0.0002
0
-0.0002
-0.002
0
0.002
dx(m)
0.004
0.006
dx(m) at BGNSCR
dpx(rad) at BGNSCR
xpx_PBin
xpx_PBin
0.0015
Y = M0 + M1*X
0.001
M0
6.6283e-08
M1
-0.20366
Y = M0 + M1*X
1
dpx(rad) at BGNSCR
dx(m) at BGNSCR
R
0.0004
0.0005
0
-0.0005
0.0002
M0
1.6146e-07
M1
0.093455
R
1
0
-0.0002
-0.001
-0.0004
-0.0015
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
x(m) at RCS exit
0.004
0.006
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
x(m) at RCS exit
0.004
0.006
I
J
STRUCTによるコリメーターロス計算
Y = M0 + M1*x + ... M8*x
+ M9*x
9
Y = M0 + M1*x + ... M8*x
xpx_PBin
1.0028
M0
M1
1.25
8
-9.464
8
+ M9*x
M0
1.0014
M1
-5.2285
M2
6452.3
M2
6007.9
R
0.99913
R
0.99862
loss ratio (collimator)
1.2
1.15
1.1
1.05
1
0.95
-0.006
-0.004
9
-0.002
0
0.002
dx(m) at RCS exit
0.004
0.006
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)
Pulse Bend Field Fluctuation
First batch to 3-50BT(-4.5×10^-3)
First batch to 3-NBT（±0.645×10^-3）
残留磁場の3NBTへの影響
First batch to 3-NBT DBL/BL= 1.3×10-3
DB=7.9G (B=1.2T, L=1.5m)
kick=0.12mrad
3NBT 明午氏
0.11mradは想定内
3-50BT 側
No correction case
Average loss of 4batches 1.51
B
B
effect of pulse bend fluctuation
pulse bend field fluctuation
mmmrad)
110
3
Y = M0 + M1*x + ... M8*x
2.5
normalized collimator loss
effective emiitance (
100
90
80
70
60
50
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
DBL/BL
-0.001
0
0.001
8
+ M9*x
9
M0
1.0019
M1
36.077
M2
82226
R
0.99998
-0.001
0
2
1.5
1
0.5
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
dBL/BL
0.001
MWPM
MWPM
ST-HV
BPM
BPM
BPM
ST-H
ST-V
補正磁石の例：
PBコイル端から1.6mに中心あり
corrected case
emittance
B
pulse bend field fluctuation
with correction magnet
with correction
1.025
Y = M0 + M1*x + ... M8*x
1.02
60
normalized collimator loss
effective emiitance (
mmmrad)
62
8
+ M9*x
9
M0
1.0019
M1
36.077
M2
82226
R
0.99998
-0.001
0
1.015
58
56
1.01
1.005
54
52
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
DBL/BL
-0.001
0
0.001
1
0.995
-0.005
-0.004
-0.003
-0.002
0.001
dBL/BL
Average loss of 4batches 1.008
Correction magnet BL=0.011 Tm
L=0.5m-->B=0.022T