Compensation of beamlet repulsion in a large negative ion source with a multi aperture accelerator

大面積負イオン源多孔加速器におけるビームレット反発の補正

柏木 美恵子; 井上 多加志; Grisham, L. R.*; 花田 磨砂也; 鎌田 正輝; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘

Kashiwagi, Mieko; Inoue, Takashi; Grisham, L. R.*; Hanada, Masaya; Kamada, Masaki; Taniguchi, Masaki; Umeda, Naotaka; Watanabe, Kazuhiro

大面積負イオン源においては、多孔から引出されるビームレット自身の空間電荷により互いに偏向しあい、電極に過大な熱負荷を与えて長パルス運転時の障害となっている。そこで、JT-60U負イオン源をモデルとした3次元ビーム解析を行い、このビームレット偏向を調べて、孔ずれによるビーム偏向の補正を検討した。その結果、必要な孔ずれは1mm以下であり、この孔ずれにより各ビームレット偏向を正確に補正できることを明らかにした。また、電子引出し抑制用の引出部磁場をも考慮した結果、0.5mmの孔ずれを追加することで500keV Dビームの偏向を補正できることが明らかとなり、磁場変更補正用孔ずれの設計値、及び実験結果に一致することを示した。

One of the issues in long pulse operation of large negative ion source with multiaperture accelerator is an excess heat loads on to grids by the beamlet deflection due to their space charge repulsion. To compensate this beamlet deflection, the beamlet steering technique by aperture offset was examined in a three dimensional beam analyses simulating D negative ion source of JT-60U. The result shows that proper aperture offsets of 1.0 mm were enough to compensate each beamlet deflection. When the magnetic field for suppression of co-extracted electrons was applied, necessary aperture offset of 0.5 mm was necessary for 500 keV D ion beam in JT-60U in addition to the offset for compensation of space charge repulsion. The numerical analyses showed good agreement with the former experimental results and design study.