大面積負イオン源におけるビームレット反発の補正

Compensation of beamlet repulsion in a large negative ion source

柏木 美恵子; 井上 多加志; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 鎌田 正輝; 花田 磨砂也; 池田 佳隆; 坂本 慶司

Kashiwagi, Mieko; Inoue, Takashi; Taniguchi, Masaki; Umeda, Naotaka; Watanabe, Kazuhiro; Kamada, Masaki; Hanada, Masaya; Ikeda, Yoshitaka; Sakamoto, Keishi

JT-60UやITER用中性粒子入射装置の多孔多段大面積負イオン源加速器における長パルス運転時の課題は、ビームの空間電荷により相互に反発し、偏向されたビームレットによる電極への熱負荷の抑制である。JT-60Uでは、引出電極周辺に金属バーを設置して電界を湾曲させ、偏向補正を試みた結果、周辺ビームには有効であることが確認された。そこで、電極の孔の電界レンズを利用する孔ずれ偏向補正によって、大面積電極のすべてのビームレットに対して正確に偏向補正を実現するために、JT-60Uの多孔3段加速器を電極モデルとし、510の格子上に開けられた孔から加速される負イオンについて、大規模な3次元ビーム解析を実施した。重水素負イオンビーム(加速電圧340kV,引出電圧5.4kV,電流密度110A/m)について解析した結果、ビームレット反発により元の孔位置より大きく外側に偏向され、周辺部の偏向角は最大6mradであった。そこで、薄いレンズ理論に従い、各孔に対して最大0.7mmの孔ずれを施した結果、引出面すべてのビームレットの偏向を補正できることを解析的に明らかにした。

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