Keiko Kumagai

Commissioning of the Superconducting Ring Cyclotron for the RIKEN RI Beam Factory

Since 1997, RIKEN Nishina Center has been constructing the Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) and succeeded in beam commissioning of its accelerator complex at the end of 2006. The worlds first superconducting ring cyclotron (SRC) is the final booster in the RIBF accelerator complex which is able to accelerate all-element heavy ions to a speed of about 70% of the velocity of light. Assembling of the superconducting sector magnets was completed in August 2005. The superconducting coils were successfully cooled down and excited for tests on many operational aspects: magnetic force, coil protection and quality of magnetic field, showing that they work as designed. After a series of tests the other components were installed and tested under stray fields from the sector magnets. Local magnetic shields were put to the components which could not work under the stray fields. After setups of beam vacuum and radio frequency, beam commissioning started. The first beam was extracted at the end of 2006 and the first uranium beam was extracted in March 2007.

The injection septum magnets of the SPring-8 storage ring

Three DC septum magnets and a pulsed septum magnet are used for the injection of the SRing-8 storage ring. This paper describes the design principle of these injection septum magnets and the electromagnetic performances of a prototype pulsed magnet. The peak strength of the magnetic stray field of the pulsed septum magnet is 1.3 gauss on the bump orbit, and is lower than the limit of sensitivity of the measurement on the reference orbit when the field strength in the magnet gap is 5600 gauss and the pulse width is 65 /spl mu/sec. >

Status Report of the Operation of the RIKEN AVF Cyclotron

The operation of the RIKEN AVF cyclotron was started in 1989. Since then, it has been operated not only as an injector for the RIKEN ring cyclotron but also as an independent supplier of various ion beams. In this report, we describe both the operational status and the improvement work for increasing accelerating ability of the AVF cyclotron performed in this past year (August 2012-July 2013). 1. はじめに 理研AVFサイクロトロン(AVF)は、K値 70 MeVで 理研加速器研究施設(RARF)において1989年に理 研リングサイクロトロン(RRC)の入射器として稼動 を開始して以来、毎年3000時間を超える運転を行っ てきた。AVF及び周辺実験設備の全体をFigure 1 に 示す。AVFはRRCの入射器として使用されるほか、 単独でも低エネルギーの重イオンビームの供給に使 用されており、それぞれ「RRC入射モード」、 「AVF単独モード」と呼ぶ。 RRC入射モードでは、AVFで水素(H2)からRb までをE=3.78〜7 MeV/uに加速し、RRCでさらに65 ~135 MeV/uまで加速し各実験コースへビームを供 給している。2009年からRIBFでの軽イオン加速が開 始され、AVFはRIBF複合加速器群の入射器としての 役割も果たしている。 AVF単独モードでは、陽子(A/Q=1)から Ca (A/Q=3.5)まで多様な核種のイオンをエネルギー E=3.8〜12 MeV/u(陽子は14 MeV)まで加速し、各実 験コースへ供給している。 また、 3台の外部入射イオン源( Hyper-ECRIS, SCECRIS, PIS)は金属イオン、ガス、偏極重陽子と 加速する粒子によって使い分けられ、マシンタイム のスケジュールを開発や準備期間を考慮して組むこ とにより、ビーム切換えを短時間で円滑に実施でき るように運用されている。 ここでは2012年8月から 2013年7月までのAVF 運 転状況を報告する。 2. 運転実績 AVF で加速された核種とエネルギーの実績を Figure 2に示す。今回の対象期間において AVF単独 モード、RRC 入射モードでそれぞれこれまでに加速 実績のあるビーム 8 種類と 7 種類、初めて加速する ビーム 1種類と 2種類の運転を実施した。 2 つのモードの運転時間の内訳を Figure 3 に示す。 図中の調整時間は、加速の準備の開始時刻からター ゲット上のスポット調整の完了時刻までの時間を積 算したものです。また「C03、E7A、E7B、RIBF、 RRC」は各コースのユーザーにビームを供給した時 間(スポット調整完了時刻から実験終了時刻、ただ し途中の加速器事由のトラブルによる停止時間を除 く )とした。C03 は AVF 取出し後の直線ビーム ラインをまっすぐ延長した先にあり RI 製造のため に増設したコースである。供給するビームは主に 14 MeV の陽子であるが、一昨年より新たに 12 MeV/u の重陽子ビーム供給を開始している。昨年までとは 異なり、今回の対象期間においてはこのコースの利 用時間が最も長かった。E7A コースは東京大学原子 核科学研究センター(CNS)が管理するコースで、学 生実験を含む原子核実験を行っている。E7B コース は非原子核実験と一部の RI製造を行う。 RRC 入射モードのうち RRC からのビームを利用 する RARF 実験施設の実験コースへ供給したものは 「RRC」、RRC の後段に増設した RIBF サイクロト ロン群で加速したビームを利用した実験については 「RIBF」と記した。RARF 実験施設の実験において は故障によってビーム供給時間に支障がある場合は、 ____________________________________________ # tsukiori@riken.jp Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 3-5, 2013, Nagoya, Japan)

AC Sextupole Magnet for Cure of Transverse Instability in Synchrotron

An AC sextupole magnet system was developed and installed in the electron storage ring, NewSUBARU. This system is for a proof of principle experiment of a new suppression method of transverse beam instabilities. The magnet produces a modulation of the chromaticity with a synchrotron frequency, which creates a large tune spread and suppresses instabilities with Landau damping. The rating of the system is determined from the ring parameters and the yoke length is 150 mm, the bore radius is 80 mm, the maximum field is 36 T/m2 at 300 A and the operation frequency is 4-6 kHz. The coil conductor consists of an inner side half turn (closer to the magnet axis) and an outer side half turn for each pole. At the operation with peak current of 300 A, the power loss in the magnet was 900 W. The eddy current loss in the inner side coil conductor is the main part of this loss and is induced by the magnetic field excited by the outer coil current. It has no water-cooling system and the coil temperature was raised to higher than 70degC after 5 minutes operation and the interlock system is set to turn off the power at 80degC. However this is acceptable for the experiment in a short period. To drive the current of 300 A peak, an external capacitance is attached to the magnet, which forms the LC resonant circuit that is excited by a general-purpose AC power amplifier (DC-20 kHz, 170 V peak, 23 A peak). The Q-value of the circuit is 16.5 for 5 kHz. The resonant frequency is variable by remote switching of the several capacitances. With this magnet system, we successfully observed the suppression of beam instabilities.

Field measurements of prototype magnets for the SPring-8 storage ring

Prototypes of a dipole, a quadrupole, and a sextupole magnet for the SPring-8 storage ring have been built. Their fields were measured with four types of field measurement equipment. Their excitation curves, effective lengths, and strengths of higher multipole fields were determined. On the basis of the measurement results, design was modified with the aim of reducing production and operation costs. >