MeV級加速器内の2次粒子挙動

Behavior of secondary-particles in a MeV-class electrostatic accelerator

水野 貴敏; 井上 多加志; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 戸張 博之; 大楽 正幸; 渡邊 和弘

Mizuno, Takatoshi; Inoue, Takashi; Taniguchi, Masaki; Kashiwagi, Mieko; Umeda, Naotaka; Tobari, Hiroyuki; Dairaku, Masayuki; Watanabe, Kazuhiro

中性粒子ビーム入射装置の負イオン加速器内には、負イオンと残留水素ガスとの衝突による電子や原子及び正イオンの発生、ビームプラズマからの正イオンの引き込み、それら2次粒子の電極への衝突による2次電子放出など複雑な2次粒子の挙動があり、それら2次粒子は加速器や負イオン源への熱負荷の原因となっている。この熱負荷の低減がITERに向けた負イオンビームの長パルス加速器開発の重要な課題の一つである。そこで、負イオン加速器内での粒子挙動解析コード(EAMCCコード)を用いて2次粒子挙動を明らかにする研究を開始した。本報告は原子力機構のMeV級イオン源試験装置(MTF)での加速を対象とした解析に関するものである。本解析の結果、約40%の負イオンがストリッピングで損失すること、負イオンのストリッピングで発生する電子の約2.5倍の2次電子放出が起こること、中間電極への熱負荷の90%が電子によることなどが明らかになった。また、中間電極に流れる電流の解析結果と実験結果の比較では、第2及び第3加速電極に流れる電流に相違が見られた。これはビームプラズマからの正イオンの引き込みなどが原因だと考えられる。

In an accelerator for a N-NBI, there are several processes of secondary-particle production such as the collision of H ions with H gas, extraction of H ions from beam plasma, and secondary-electron emission. The secondary particles cause heat load to the NBI components. It is necessary to analyze behavior of them in the accelerator. In this report, the secondary-particle behavior in MAMuG type MeV accelerator at JAEA has been analyzed by EAMCC. In the result, it is clarified that about 40% of H ions extracted from the ion source were lost by the stripping process in the MeV accelerator. More than 90% of the heat load to the intermediate grids was caused by collision of the electrons. A comparison of results obtained from experiments and present analyses showed different tendency in the currents flowing into the 2nd and the 3rd intermediate grids. This is supposed due to H ions extracted from beam plasma as a possible cause of the difference.