Development of 1 MeV accelerator and HV bushing at JAEA toward ITER neutral beam system

原子力機構におけるITER中性粒子入射装置に向けた1MeV加速器と高電圧ブッシングの開発

梅田 尚孝; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 大楽 正幸; 花田 磨砂也; 戸張 博之; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 井上 多加志

Umeda, Naotaka; Taniguchi, Masaki; Kashiwagi, Mieko; Dairaku, Masayuki; Hanada, Masaya; Tobari, Hiroyuki; Watanabe, Kazuhiro; Sakamoto, Keishi; Inoue, Takashi

原子力機構ではITER中性粒子入射装置の機器調達に向けて、1MeV加速器及び高電圧ブッシングの設計開発を進めている。1MeVの負イオンビーム加速を実証するために、MeV級加速器の開発をMeV級イオン源試験装置で行っているが、大電流ビーム加速後に電流が急減する課題に悩まされていた。正イオンが加速器を逆に加速され、イオン源に局所的に熱負荷をあたえ、空気リークが生じていたことが原因と判明した。イオン源への正イオンビームによる熱負荷を抑制することで、320mA (電流密度140mA/m)の負イオンビームを796keVまで加速することに成功した。高電圧ブッシングの開発に関して、800の1段分のハーフサイズのモックアップブッシングを製作し、耐電圧試験を実施したところ、定格200kVを越える220kVの保持に成功した。また、フルサイズのブッシングの電界解析や設計を実施しており、セラミック絶縁体表面の電界強度を下げる改善設計を提案している。

The R&D of MeV class accelerator and high voltage bushing toward ITER neutral beam system are in progress at JAEA. To demonstrate the 1 MeV class negative ion beam acceleration, a MeV accelerator has been developed at MeV Test Facility. A H ion beam of 320 mA (current density: 140 A/m) was successfully accelerated up to 796 keV by fixing air leak in the ion source chamber caused by heat loading due to backstream positive ions. For development of the HV bushing, a half-size ( 800 mm) mockup single stage bushing was manufactured and tested, that demonstrated the dc voltage holding capability of up to 220 kV. Electrostatic analyses and design of the HV bushing are in progress, in which some design improvements are suggested to reduce electric field strength on the surface of ceramic insulator.