イオン源加速部の耐電圧試験

Breakdown experiment for accelerator of ion source in JT-60U N-NBI

佐々木 駿一; 小林 薫; 花田 磨砂也; 池田 佳隆; 秋野 昇

Sasaki, Shunichi; Kobayashi, Kaoru; Hanada, Masaya; Ikeda, Yoshitaka; Akino, Noboru

JT-60Uでは、高エネルギー中性粒子入射のために、500kV, 22Aの重水素負イオン源が設計され、完成後約12年間核融合プラズマの研究に利用されている。JT-60負イオン源の問題点の一つは、3段静電加速器を有する負イオン源の耐電圧性能である。これまで、耐電圧改善のために、加速器内部の陰極3重点近傍の電界低減に大型電界緩和リングや大気側のスパークギャップの装着などの改善のための対策を行ってきたが、動作可能な最大加速電圧は約400kVであり、設定値の80%に留まっている。そこで、新たに耐電圧試験装置を建設し、JT-60負イオン源の絶縁破壊について詳細に調べた。実験では、加速段ごとに電圧を印加し、各加速段の耐電圧特性を測定し、比較した。また、加速器内部の加速電極をすべて取り除き、電極間を絶縁している強化プラスチック製(FRP)絶縁管単体の耐電圧特性についても調べた。その結果、23日程度のコンディショニングにより、FRP単体の耐電圧は170kV/段を得、設定値(単段)を満足した。これに対して、加速電極及び支持枠間の真空ギャップでの耐電圧は100130kV/段であった。これにより、コンディショニング初期における単段印加時の放電破壊は、おもに加速電極及び支持枠間の真空ギャップで生じていることがわかった。

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