Numerical analysis of the hydrogen atom density in a negative ion source

負イオン源における水素原子密度の数値解析

高戸 直之; 花谷 純次*; 水野 貴敏*; 畑山 明聖*; 戸張 博之; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 谷口 正樹; 大楽 正幸; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 坂本 慶司

Takato, Naoyuki; Hanatani, Junji*; Mizuno, Takatoshi*; Hatayama, Akiyoshi*; Tobari, Hiroyuki; Hanada, Masaya; Inoue, Takashi; Taniguchi, Masaki; Dairaku, Masayuki; Kashiwagi, Mieko; Watanabe, Kazuhiro; Sakamoto, Keishi

水素負イオン源内における原子密度を得るため、水素原子生成・輸送過程の数値解析を行った。モンテカルロ法を用いた3次元輸送コードを、セシウム添加状態のJAEA10アンペア負イオン源に適用した。本研究においては、水素原子生成レートをラングミュアプローブのプローブ特性から推定した。加えて、水素原子のエネルギー緩和過程も考慮した原子の輸送計算を行った。その結果、高速電子及びエネルギー緩和過程は水素原子密度に強い影響を与えることが明らかとなった。

The production and transport processes of the H atom are numerically simulated to obtain the H atom density. The three dimensional transport code using the Monte Carlo method has been applied to H atoms in the large "JAEA 10 ampere negative ion source" under the Cs-seeded condition. In this study, the production rate of H atoms through the dissociation process of H molecules is estimated from single probe characteristics of the Langmuir probe measurement. In addition, the energy relaxation process of H atoms is also considered. The results show that the existence of high-energy electrons and the energy relaxation process of H atoms affect the H atom density.