Acceleration of 100 A/m negative hydrogen ion beams in a 1 MeV vacuum insulated beam source

真空絶縁型静電加速器による100A/m級負イオンビーム加速

谷口 正樹; 井上 多加志; 柏木 美恵子; 花田 磨砂也; 渡邊 和弘; 関 孝義*; 坂本 慶司

Taniguchi, Masaki; Inoue, Takashi; Kashiwagi, Mieko; Hanada, Masaya; Watanabe, Kazuhiro; Seki, Takayoshi*; Sakamoto, Keishi

ITER-NBI用負イオン源には200A/mの高密度重水素負イオンビームを1MeVに加速し、40Aのビームを生成することが求められている。この加速器では、プラズマからの放射線による放射線誘起伝導(RIC)が問題となるため絶縁ガス(SF6等)を使用できない。このため、原研では真空中に加速器構造全体をおいて高電圧を絶縁する真空絶縁型加速器(VIBS; Vacuum Insulated Beam Source)の開発を行ってきた。これまでに約1.8mまでの真空長ギャップ放電特性を明らかにし、また、加速絶縁管の耐圧を3重点の電界緩和によって改善した。負イオンビーム加速では、負イオン源にセシウムを添加して大電流密度ビーム加速試験を行い、100A/m級の負イオン加速時にもVIBSの耐電圧に問題が無いことを実証した。現在までに、800keVで102A/m(141mA)までの加速に成功し、負イオン生成部のさらなる調整によってITERでの目標の200A/mの加速の見通しを得ている。

The accelerator for the ITER NB system is required to produce 1 MeV, 40 A D-ion beams for 16.5 MW neutral beam injection per module. In the ITER NB system, conventional gas insulated beam source cannot be adopted because of the radiation-induced conductivity of the insulation gas. Thus a vacuum insulated beam source (VIBS), where the whole beam source is immersed in vacuum, had been developed in JAERI. Recently, voltage holding capability of the VIBS was drastically improved by installing the large stress ring, which reduces the electric field concentration at the negative side triple junction. Having improved the voltage holding capability of the VIBS, the H ion beams were extracted with seeding cesium to enhance the negative ion currents. Up to now, we had been succeeded in accelerating the H beam of 102 A/m (140 mA) at 800 keV. The beam acceleration was quite stable and accomplished for several hundreds shots in several experimental campaigns.