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Numerical analysis of H$$^{-}$$ ion transport processes in Cs-seeded negative ion sources

セシウム添加負イオン源におけるH$$^{-}$$イオン輸送過程の数値計算

松下 大介*; 高戸 直之*; 畑山 明聖*; 井上 多加志

Matsushita, Daisuke*; Takado, Naoyuki*; Hatayama, Akiyoshi*; Inoue, Takashi

表面生成H$$^{-}$$イオンの引き出し機構理解のため、その輸送過程を数値計算した。本計算では、原子力機構の10アンペア負イオン源体系において、H$$^{-}$$イオン引き出し確率を計算するために、3次元モンテカルロ輸送コードを適用した。H$$^{-}$$イオン引き出しに及ぼす(1)磁気フィルター磁場、並びに(2)中性粒子(H$$^{0}$$及びH$$_{2}$$)との衝突、の効果を系統的に調べた。その結果、低ガス圧条件下では、H$$^{-}$$イオン引き出しは磁気フィルター磁場に大きく依存することが判明した。さらに、フィルター磁場がなければ引き出されるH$$^{-}$$イオン量は10アンペア負イオン源での実験結果よりも低くなるはずとの結果が得られた。今後さらに局所電場構造他の影響を議論する。

The H$$^{-}$$ ion transport processes are numerically simulated to understand the extraction process of surface-produced H$$^{-}$$ ions. The three-dimensional transport code using Monte Carlo method has been applied to calculate the H$$^{-}$$ ion extraction probabilities in the model geometry of the JAEA 10 ampere negative ion source. The roles of (1) filter magnetic field and (2) collisions with neutrals (H$$^{0}$$ atoms and H$$_{2}$$ molecules) on the H$$^{-}$$ ion extraction are systematically studied. The results show that H$$^{-}$$ ions are extracted mainly by the filter magnetic field under the low gas pressure condition. The simulation results of extracted H$$^{-}$$ ion beam intensity in the JAEA 10 ampere negative ion source without the magnetic filter tend to be smaller than the experimental results, especially under the low pressure condition.

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