核融合用大出力イオンビーム開発の進展と波及

Progress of high power ion beam development for fusion and application

渡邊 和弘

Watanabe, Kazuhiro

原子力機構では、JT-60中性粒子入射装置(NBI)やITER NBIの開発を通して、水素(重水素)正,負イオン源の大出力化開発を行ってきた。現在、ITER用中性粒子入射装置に向けて、セシウム添加型負イオン源の高性能化研究を進めている。負イオンの大面積生成での課題となっている負イオンの一様生成について検討がなされ、プラズマ源における高速電子の挙動と負イオン生成の相関を明らかにし、高速電子の制御により大面積で一様な負イオン生成の見通しが得られた。MeV級加速技術の開発では、5段の静電加速方式でかつ加速器全体が真空中に設置されるITER用真空絶縁型の加速器で、電界の緩和や加速器内外の真空圧力の制御による高耐圧化により、ITER加速器での目標の約70%である146A/m(836keV)の高密度負イオン加速に成功している。1MV級のイオン源用電源技術開発では、加速器で発生する放電短絡を高速に遮断制御の可能な高周波インバータ方式の電源について設計を進めるとともに、イオン源保護のためのサージ抑制と電源からイオン源まで1MVを安定に送電する伝送系の絶縁技術を確立させた。これらイオン源及びイオンビーム技術の高性能化、すなわち、一様な負イオン生成を目指したソースプラズマにおける電子温度制御,大面積プラズマ生成技術,真空超高電圧絶縁技術,イオン源用電源でのサージ抑制技術等は、直接的あるいは間接的に産業用イオンビーム装置や高エネルギー物理研究用加速器等の開発にも貢献している。これら負イオンビーム技術開発と波及,応用について述べる。

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