Design and R & D works for SRC sector magnets

Abstract

RIKEN Superconducting Ring Cyclotron (SRC) has six superconducting sector magnets. The maximum magnetic field in the beam orbit is 4.5 T. The maximum operation currents are 5,000 A for the main coil and 500 A for the trim coils. The total weight of six sector magnets including yokes is 4,300 tons. A cryogenic stabilizing method is applied to the main coil and the trim coil to avoid a coil quench. A cooling system for the sector magnets was redesigned, and changed from two cold box type arrangements to one cold box type arrangement. The sector magnets generate a leakage magnetic field not only in the inside areas but also in the outside one of the SRC room. In order to minimize the leakage magnetic field, a pair of superconducting active shield coils was installed especially in the outside area of the SRC room. Superconducting magnets for injection and extraction beam channels are cooled down by a separated cooling system. A mechanical rigidity of the main coil was studied. Mechanical properties of the Al stabilized superconducting wire were measured at room temperature and 78 K. Some important elements of the main coil vessels were tested at 78 K mechanically. The results satisfied the design conditions. The 1/6 size Cu/Fe magnets were fabricated, and a measurement of the unbalanced magnetic force was started.

理研超伝導リングサイクロトロン(SRC)は6台の超伝導セクタ磁石を持っている。ビーム軌道の最大磁場は4.5Tである。最大運転電流は、主コイルに対して5,000Aで、トリムコイルに対しては500Aである。ヨークを含む6台のセクタ磁石の全重量は4,300トンである。コイルクエンチを避けるために、主およびトリムコイルに低温安定化法を応用した。このためにセクタ磁石に対する冷却系を設計し直し、2台の冷却箱型配列から1台の冷却箱型に変えた。セクタ磁石は、SRC室の内部だけでなく外部領域でも漏れ磁場を発生する。特にSRC室外部領域での漏れ磁場を最小にするために、1対の超伝導アクティブ遮蔽コイルを設置した。入射および取出ビームチャネル用の超伝導磁石は、分離した冷却系で冷却される。主コイルの機械的剛性を調べた。Al安定化超伝導線の機械的性質を室温と78Kで測定した。主コイル容器の幾つかの重要部品を78Kで機械的に調べた。結果は設計条件を満たした。1/6サイズの銅/鉄磁石を製造し、その不均衡磁気力の測定を始めた。