次世代大強度多目的加速器のための超高速ビーム診断・運転システムに関する開発研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20740157
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 佐藤 政則 High Energy Accelerator Research Organization, 加速器研究施設, 助教 (90353367)
• Keywords: 加速器 / フィードバック / 高速シミュレーション / 線形加速器 / 同時入射

Research Abstract

本研究の目的は、次世代大強度多目的線形加速器のための超高効率ビーム制御に関する研究である。線形加速器を効率的に運用するためには、異なるビームモード(電荷量及びエネルギー)における安定運転が不可欠となる。このため、ビーム制御システムは、入射部から下流ラインにかけた統一的なオンラインビームシミュレーションをおこない、最適なビーム運転パラメータを演算可能であることが望まれる。しかしながら、線形加速器ビームにおいて、高速オンラインビームシミュレーションの実現は非常に困難である。この要因の一つは、低エネルギー部(入射部)での空間電荷効果を考慮した高速計算アルゴリズムが存在しないためである。線形加速器の場合、入射部におけるビームシミュレーションを高精度に行わなければ、下流ラインでの計算結果が現実から大きくずれることとなる。
本研究目的のためには、オンラインビームシミュレーション用の高速計算機サーバが不可欠であり、昨年度には当該計算機を導入し、ソフトウェァ開発・運転環境を整備した。また、本年度には、大容量の加速器パラメータを蓄積するためのファイルサーバの導入をおこなった。KEK入射器は、4つのリングヘビーム入射を続けているため、ビームスタディー時間の確保が困難であったが、KEKB及びPFリングへの同時トップアップ運転実現のための入射器アップグレードが完了し、リングへのビーム入射中に於いてもビーム試験をおこなうことが可能となった。オンライン高速ビームシミュレーションのための計算コードが完成に至らなかったため、最終的なビーム試験の実施に至らなかったが、近い将来、ビーム試験に於ける安定したフィードバック制御動作を確認後、実運転システムでの運用を目指している。