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1 MeV, ampere class accelerator R&D for ITER

ITERに向けた1MeV,アンペア級加速器のR&D

井上 多加志; 柏木 美恵子; 谷口 正樹; 大楽 正幸; 花田 磨砂也; 渡邊 和弘; 坂本 慶司

Inoue, Takashi; Kashiwagi, Mieko; Taniguchi, Masaki; Dairaku, Masayuki; Hanada, Masaya; Watanabe, Kazuhiro; Sakamoto, Keishi

ITERに向けた静電加速器R&Dの目的は、大電流密度の負イオンを1MeVまで加速することである。原研MeV級加速器は、従来のクランプ理論やパッシェンの法則をMV級高電圧,長真空ギャップ領域に外挿して設計されている。さらに、絶縁物表面の沿面放電防止には、大型電界緩和リングによる陰極接合点の電界低減が効果的であった。これら真空絶縁技術により、真空絶縁型加速器で1MVを8,500秒間安定保持することに成功した。バイトンOリングのSF$$_{6}$$ガス透過、並びに逆流電子によるポート損傷と真空リークを止めることにより、負イオンの表面生成が持続・促進され、カマボコ型負イオン源の高出力($$leq$$40kW)運転時に電流密度が飽和することなく増加した。この結果、電流密度146A/m$$^{2}$$(全負イオン電流:0.206A)の負イオンビームを836keVまで加速することに成功した(パルス幅:0.2秒)。これは、ITERで必要とされる高出力密度負イオンビーム(1MeV, 200A/m$$^{2}$$)を世界で初めて実現したものである。さらに本論文では、EGS4コードを用いて制動X線の発生量を見積もり、光電効果による放電破壊の可能性を議論する。

The JAERI MeV accelerator has been designed extrapolating vacuum insulation design guidelines (the clump theory and Paschen law) to Mega Volt and long vacuum gap. Reduction of electric field concentration at triple junction by a large stress ring was effective to prevent flashover along insulator surface. By the vacuum insulation technology above, the accelerator sustained 1 MV for 8,500 s continuously. Strong enhancement of negative ion surface production has been attained by stopping vacuum leaks due to SF$$_{6}$$ permeation through Viton O rings and a damage of port by backstream ions, followed by increase of the H$$^{-}$$ ion current density without saturation. Operating the KAMABOKO source with high power arc discharge ($$leq$$ 40 kW), H$$^{-}$$ ion beams of 146 A/m$$^{2}$$ (total ion current: 0.2 A) have been obtained stably at the beam energy of 836 keV (pulse length: $$geq$$ 0.2 s). Bremsstrahlung generation in the accelerator is also estimated from EGS4 analysis, and then discussion on the breakdown possibility follows.

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パーセンタイル:21.65

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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