前段加速超伝導空洞1

加古 永治
加速器研究施設
高エネルギー加速器研究機構

ERL Review Committee, April 22, 2010'

Eiji Kako (KEK)発 表 内 容
2

はじめに （メンバー、活動報告）
y 現在の開発状況
１．２セル超伝導空洞
２．入力結合器
３．クライオモジュール
４．高圧ガス申請y スケジュールy まとめ
yERL Review Committee, April 22, 2010'

Eiji Kako (KEK)ＥＲＬ入射器超伝導空洞グループ
3y メンバー紹介

加古 永治、 野口 修一、 宍戸 寿郎
佐藤 昌史、 渡邊 謙 、 山本 康史（ＳＴＦ空洞グループ）y サポートメンバー

ＮＡＴ、Ｋ-Ｖａｃ
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Eiji Kako (KEK)ＥＲＬ入射器超伝導空洞に関する活動報告4

y 第５回加速器学会（２００８）東広島ｃＥＲＬ入射器用２セル超伝導空洞システムの開発 （口頭発表）
ＫＥＫにおけるＥＲＬ入射器用ＨＯＭカップラーの開発 （ポスター）

y 第６回加速器学会（２００９）原研・東海
ＥＲＬ入射器用超伝導空洞システムの開発 （口頭発表）

y ＰＡＣ０９＠Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ
Deｖｅｌｏｐｍｅｎｔ of 2-cell SC Cavity System for ERL Injector LINAC at KEK

y ＳＲＦ０９＠Ｂｅｒｌｉｎ
Deｖｅｌｏｐｍｅｎｔ of the Superconducting Cavity System for ERL Injector at KEK

y ＩＰＡＣ１０＠Ｋｙｏｔｏ
Present status of Superconducting Cavity System for cERL Injector LINAC at KEK

y 第７回加速器学会（２０１０）姫路
y ＬＩＮＡＣ１０＠Ｔｓｕｋｕｂａ
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Eiji Kako (KEK)ＥＲＬ入射器超伝導空洞システムの開発項目
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ERL２セル超伝導空洞
ＨＯＭカップラー
入力結合器

入射器クライオモジュー ル
高圧ガス申請＊２００９年、２０１０年、２０１１年の複数年契約にて、実機の製作が進行中。
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Eiji Kako (KEK)ＥＲＬ-２セル超伝導空洞 （設計）61 Cryomodule = 3 x 2-cell Cavity

Beam Energy = 10 MeV
Beam current = 100 mA
Eacc = 14.5 MV/m (3.3 MV)
Prf = 170 kW /coupler, Qin = 3.3 x 105

Beam Energy = 5 MeV
Beam current = 10 mA
Eacc = 15.2 MV/m (3.5 MV)
Prf = 18 kW /coupler, Qin = 1.7 x 106
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Eiji Kako (KEK)ＥＲＬ-２セル超伝導空洞 （製作）7

ERL 2-cell #1 Cavity2 loop-type & 2 antenna-type
HOM couplers

ERL 2-cell #2 Cavity
5 loop-type
HOM couplers

ERL 2-cell#3, #4, #5 Cavity
under fabrication
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Eiji Kako (KEK)ＥＲＬ-２セル超伝導空洞 （表面処理@STF）
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HOM
pick-upprobes

Assembly in CR

AnnealHot bathrinsing

EP device
HPR
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Eiji Kako (KEK)ＥＲＬ-２セル超伝導空洞 （性能試験@STF）
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ERL 2-cell #1 Cavity

ERL 2-cell #2 Cavity

1. no HOM pick-up probe
2. with 4 HOM pick-up probes

1. no HOM pick-up probe
2. with 5 HOM pick-up probes

43 MV/m

41 MV/m>16 MV/mHeating at probe

He leak at
14 MV/m#1 Cavity & #2 Cavity ともに Eacc,max > 40 MV/m を達成。
#2 Cavity (with 5 HOM probes) の再測定を計画中。
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Eiji Kako (KEK)ＨＯＭカップラー （設計、製作、測定）
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L-type(loop)

I-type(antenna)

L-typeI-typeL-typeby K. Watanabe

I-typeＨＯＭフィルター特性の計算結果と測定結果
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Eiji Kako (KEK)ＨＯＭカップラー （低温試験）
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ERL 2-cell #1 Cavity

ERL 2-cell #2 Cavity

with 2 L-type & 2 I-type HOM couplers

with 5 L-type HOM couplers

I-type(antenna)

L-type(Loop)

I-type HOMカップラーは、結合が弱い（Qextが高い）
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Eiji Kako (KEK)入力結合器 （設計）12Target170 kW
CW

Water Cooling

Doorknob

Zo =41.5 Ω

300 K
80 K
5K(2 K)

Warm
Window
10 mA

Coupling
WG

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100 mA

Eiji Kako (KEK)入力結合器 （製作）
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1.3 GHz, S11 = -27 dB
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Eiji Kako (KEK)入力結合器 （大電力試験＠ＰＦ電源棟）
140.5s, 0.2Hz, 130kW

Apr. 07; 10μs, 10Hz, 110kW, (0.01 %)Apr. 09; 40μs, 5Hz, 130kW, (0.02 %)Apr. 13; 150ms, 1Hz, 132kW, (15 %)Apr. 16;
1.0s, 0.2Hz, 110kW, (20 %)(total 23h) 0.5s, 0.2Hz, 130kW, (10 %)50 liter/h

50oC

35oC

1.3 GHz300 kWCWERL Review Committee, April 22, 2010'

25oC

Eiji Kako (KEK)クライオモジュール （設計検討、１）15入射器クライオモジュール
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Eiji Kako (KEK)クライオモジュール （設計検討、２）165t

3.5 t5t

強度計算
応力解析

0.2 MPaヘリウムジャケット
チューナーベースプレート
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Eiji Kako (KEK)高圧ガス申請 （ＫＨＫ）
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ヘリウムジャケット
ヘリウムパネル

2K（特定設備にはならない）
4.2 K

一般高圧ガス詳細基準事前評価申請にて、簡略な対応が可能。
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Eiji Kako (KEK)入射器超伝導空洞システムの開発スケジュール
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y ～１１月(２０１０年）．２セル空洞３台の製作
y １２月～４月（２０１１年）．２セル空洞３台のたて測定
y ５月～７月 (２０１１年）．入力結合器６台の製作．３空洞へのジャケットの溶接 ．入力結合器６台のエージング
y ９月～１０月 (２０１１年） ．クライオモジュールの組立て
y １１月(２０１１年）．入射部設置 ．完成検査
y １２月(２０１１年）．冷却試験 （低電力試験）
y １～３月 (２０１２年）．冷却試験 （大電力試験）
y ４月～(２０１２年）．ビーム運転が可能
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Eiji Kako (KEK)ま と め19

y ２セル超伝導空洞．２台のプロトタイプ空洞で、４０ＭＶ／ｍ以上を達成。
．ＨＯＭピックアップアンテナ装着での再測定を計画中。
y 入力結合器．１３０ｋＷ（パルス幅１秒、繰返し０．２Ｈｚ、デューティー２０％）
平均電力２６ｋＷまでのエージングを完了し、現在継続中。
y クライオモジュール．設計の最終段階。一般高圧ガス事前申請にて製作を開始。
y スケジュール
．２０１１年１２月に、冷却試験を開始する予定で進行中。
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Eiji Kako (KEK)