Progress of negative ion source improvement in N-NBI for JT-60U

JT-60U用負イオン源の改良試験の経過

河合 視己人; 秋野 昇; 海老沢 昇; Grisham, L. R.*; 花田 磨砂也; 本田 敦; 井上 多加志; 椛澤 稔; 菊池 勝美*; 栗山 正明; 草なぎ 直人*; 藻垣 和彦; 能登 勝也*; 大賀 徳道; 大島 克己*; 棚井 豊*; 梅田 尚孝; 薄井 勝富; 山本 巧; 山崎 晴幸*; 渡邊 和弘

Kawai, Mikito; Akino, Noboru; Ebisawa, Noboru; Grisham, L. R.*; Hanada, Masaya; Honda, Atsushi; Inoue, Takashi; Kazawa, Minoru; Kikuchi, Katsumi*; Kuriyama, Masaaki; Kusanagi, Naohito*; Mogaki, Kazuhiko; Noto, Katsuya*; Oga, Tokumichi; Oshima, Katsumi*; Tanai, Yutaka*; Umeda, Naotaka; Usui, Katsutomi; Yamamoto, Takumi; Yamazaki, Haruyuki*; Watanabe, Kazuhiro

JT-60U N-NBI用負イオン源は、500keV,22A,10秒間のビーム加速性能を持つ。このような大型負イオン源の運転実績はこれまでになく、1996年より本格的な特性試験を開始したが、この間、多くの改良に努力が費やされた。(1)ソースプラズマの不均一性による加速部電極の熱負荷過大の対策として、上下端部からの発散性ビームをカットするマスク板を設置した。不均一性の改良のために、アーク限流抵抗やグループ毎フィラメントパワーの最適化を行った。(2)その他改良として、ビーム引出し時のフィラメントパワー低減制御の導入やビーム発散抑制のための引出電極形状の最適化を行った。これら改良の積み重ねの結果、現在までに最大入射パワー6.2MW,最長パルス幅10秒を達成することができた。

The negative ion source for negative ion based neutral beam injector(N-NBI) of JT-60U aims at generating a negative ion beam with 500 keV and 22A for 10s. The N-NBI system was completed in 1996, followed by starting the efforts to increase beam power and energy. (1)Spatial non-uniformity of the source plasma causes position-dependent divergence of a beamlet due to mis-matching of local beam perveance. A part of the divergent energetic beams is intercepted by the grids and resultantly produce the excessive heat load of the grids and/or induce the high voltage breakdown. So several techniques to take measures against and to correct the non-uniformity in these sources were implemented. (2)Correction of beamlet deflection by adjusting the electric field at the extraction grids. It improved the beam divergence and then decreased an excessive heat load of a beam limiter by more than 50 %. As a result, the maximum injection power 6.2MW and beam pulse duration 10 seconds were obtaind.