N-NBI用イオン源加速部における絶縁耐力と内部放出ガス特性

Characteristics of voltage holding and outgassing on the accelerator of JT-60 N-NBI ion source

菊池 勝美; 秋野 昇; 池田 佳隆; 薄井 勝富; 梅田 尚孝; 大賀 徳道; 河合 視己人; 藻垣 和彦

Kikuchi, Katsumi; Akino, Noboru; Ikeda, Yoshitaka; Usui, Katsutomi; Umeda, Naotaka; Oga, Tokumichi; Kawai, Mikito; Mogaki, Kazuhiko

500keV負イオンNBI加熱装置は1996年からJT-60のプラズマ加熱,電流駆動用に運転してきた。負イオン源は負イオンビームを500keVまで加速する設計であるが、過去10年間の運転では、加速部の絶縁破壊により負イオンビームの加速電圧は400kVに留まっている。今回、絶縁破壊の解明に向けて、ビーム引出のない場合のイオン源の絶縁耐力を調べた。この結果、絶縁破壊がない場合でも、高圧印加を行うとM/e=28を主成分とするガス放出があることが明らかとなった。また絶縁破壊時のガス放出も、同様なガス種成分であった。コンディショニングはガス放出を低減し、その結果、絶縁耐力を改善した。一方、イオン源内部では絶縁破壊がなくても、発光現象が起きる。イオン源の重水素ガス圧を10Paから0.5Paの範囲で制御したところ、発光強度は加速部のガス圧を上げると減少した。絶縁耐力も同様に、重水素ガス圧を上げると改善したことから、絶縁破壊と発光現象には相関があると考えられる。本報告は、ビーム引出がない場合の加速部高圧印加時におけるガス放出と発光現象挙動の初期的な測定結果に関するものである。

The 500 keV negative-ion based neutral beam injector (NBI) has been operated to heat plasma and drive plasma current on JT-60U since 1996. The ion source was designed to accelerate the negative ions up to 500 keV. During the last 10 years, the accelerated voltage of the negative ion beam has been limited to 400 keV by breakdowns in the accelerator. To understand the breakdown phenomena, the characteristics of the voltage holding of the ion source were studied without beam extraction. Outgassing with the main species of m/e=28 was observed when high voltage was applied even without breakdowns. It was noticed that the fraction of the main species at breakdown was almost the same as without breakdowns. Conditioning reduced the outgassing and resulted in improvement of the voltage holding capability. Inside the ion source, a brightening was observed even without breakdown. The brightening intensity was suppressed by increasing the D pressure in the accelerator in the range of 10 Pa to 0.5 Pa. Since the voltage holding was also improved with D pressure, breakdowns seemed to correlate with the brightening phenomena in the accelerator. This report gives the preliminary results of outgassing and brightening measurements when the high voltage was applied on the accelerator without beam extraction.