Design study of injection system for RIKEN Superconducting Ring Cyclotron, 1

Abstract

The present status of a design study of the injection system for SRC-6 (Superconducting Ring Cyclotron) used in RI (Radioactive Isotope) Beam Factory is described. The designed outputs energies of SRC-6 are 400 MeV/N for light ions such as carbon and 150 MeV/N for heavy ions such as uranium, respectively. The designed outputs energies are 400 MeV/N, 300 MeV/N and 150 MeV/N for three kinds of ions, O-16(8+), Kr-84(30+) and U-238(59+), respectively. The injection energies needed for the above three output energies are 127.0 MeV/N, 102.5 MeV/N and 57.9 MeV/N, respectively. The transport system consists of three units of superconducting BM (Bending Magnet), three units of MIC (Magnetic Inflection Channel), and a unit of EIC (Electrostatic Inflection Channel). A new layout which prevents injected beam from crossing EIC was adopted for the present injection system. A numerical analysis of trajectories of injected beams was carried out to optimize trajectory so as to minimize its change. In view of large total flux of stray magnetic fields, the magnet of active shield type was adopted for BM. As a result of magnetic field analysis, it was shown that superconducting coils can generate the required magnetic fields with the current less than 50 percent of its critical value, which allows it to be installed within the limited radial space.

RI(放射性同位元素)ビームファクトリーに使用するSRC-6(超伝導リングサイクロトロン)用入射システムの設計研究の現況について述べた。設計されているSRC-6の出力は炭素のような軽イオンおよびウランのような重イオンに対してそれぞれ400MeV/Nおよび150MeV/Nである。3種類のイオンO-16(8+)、Kr-84(30+)およびU-238(59+)に対して設計した出力エネルギーはそれぞれ400MeV/N、300MeV/Nおよび150MeV/Nである。そのために必要な入射エネルギーはそれぞれ127.0MeV/N、102.5MeV/Nおよび57.9MeV/Nである。輸送システムは3台の超伝導BM(偏向電磁石)、3台のMIC(磁気インフレクションチャネル)およびEIC(静電インフレクションチャネル)から構成されている。今回の入射システムでは入射されたビームがEICを横切らないような新しいレイアウトを採用した。入射ビーム軌道の数値解析を行い、軌道の変化が出来るだけ小さくなるように最適化した。漂遊磁場の全磁束が大きいのでBMに対して能動シールドタイプの磁石を採用した。磁場解析の結果、超伝導コイルは臨界電流の50%より小さい電流で要求される磁場をつくり、限られた径方向のスペースに設置できることが分かった。