High energy, high current accelerator development for ITER NBI at JADA

JADAにおけるITER NBI用高エネルギー大電流加速器の開発

柏木 美恵子; 谷口 正樹; 大楽 正幸; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; Svensson, L.*; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; 井上 多加志

Kashiwagi, Mieko; Taniguchi, Masaki; Dairaku, Masayuki; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; Svensson, L.*; Tobari, Hiroyuki; Umeda, Naotaka; Watanabe, Kazuhiro; Sakamoto, Keishi; Inoue, Takashi

ITER用中性粒子入射装置の1MeV負イオン加速器の候補として、原子力機構の多孔多段加速器とCEA Cadaracheの単孔単段加速器が凌ぎを削ってきた。原子力機構では、MeV級イオン源試験装置(MTF)における多段多孔加速器試験においてITER級の高パワー試験を実現した結果、逆流正イオンによる負イオン源ポートの損傷とそれに付随する負イオン電流減少が発現した。そこで負イオン源に逆流正イオン用ビームダンプを取り付けた結果、2007年に796keVで負イオン電流0.32A(電流密度140A/m)のビーム加速に成功した。ITER R&Dタスクの下、単孔単段加速器をMTFに取り付け、両加速器の直接的な比較試験を実施した。その結果、高電圧保持と低電子電流加速の利点により、多孔多段加速器がITER NBI加速器として採用されることが決定した。また、同じ多孔多段加速器であるJT-60U加速器モデルで3次元ビームを実施し、ビームレットの空間電荷反発によるビーム偏向を詳細に調べ、引出部出口の孔ずれによりそのビーム偏向を補正できることを明らかにした。

At JAEA, beam parameters achieved by the MAMuG (multi-aperture multi-grid) accelerator were increased to 0.32 A H at the ion current density of 140 A/m and 796 keV at the beam energy. This was achieved as the result of countermeasures to handle unexpected heat load by backstream positive ions. A test of SINGAP (single-aperture single-gap) accelerator, which was performed at JAEA under an ITER R&D task agreement. The objective of this study was to compare the two different accelerator concepts (SINGAP and MAMuG) at the same test facility. As the result, it was concluded that the MAMuG accelerator was more suitable for the ITER NBI because of its better voltage holding and less electron acceleration. A simulation is in progress for space charge repulsion of beamlets in the JT-60U accelerator. An aperture offset steering was suggested effective at exit of extractor for compensation of the beamlet deflection due to its own space charge.