R&D progress of the high power negative ion accelerator for the ITER NB system at JAEA

JAEAにおけるITER NBに向けた高パワー負イオン加速器開発の進展

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

原子力機構では、多孔多段(MAMuG)加速器を用いてITERの中性粒子入射装置(NBI)に向けた加速器R&Dを進めており、エネルギー796keV,電流値0.32A(電流密度140A/m)の水素負イオン加速に成功した。この後、最初の長パルス実験として、550keV, 131mAの水素負イオンビームを用い、運転時間を0.2秒から5秒に伸ばすことに成功した。また、ITERのタスク協定の下、単孔単段(SINGAP)加速器試験を実施した結果、真空耐電圧がMAMuGより200kVも低く、多量の電子が加速されることが明らかとなり、原子力機構が開発してきたMAMuG加速方式がITER NBIの加速器に採用されることとなった。3次元ビーム軌道計算においては、電極の孔ずれによるビーム偏向法が、ビームの空間電荷反発の補正、及びビーム集束に有効であることを明らかにした。

At JAEA, a MAMuG (multi-aperture multi-grid) accelerator has been developed to perform required R&D for the ITER neutral beam system. H ion beam current was increased to 0.32 A (the ion current density (J) of 140 A/m) at the beam energy(Vb) of 796 keV. After the high power beam operation, pulse length was successfully extended from 0.2 s to 5 s at 550 keV, which yielded 131 mA H ion beam as an initial test of the long pulse operation. A test of a SINGAP (single-aperture single-gap) accelerator was performed at JAEA under an ITER R&D task agreement so as to compare the SINGAP and the MAMuG. The MAMuG accelerator was defined as the baseline design for ITER, due to advantages in its better voltage holding and less electron acceleration. In three dimensional beam trajectory analyses, aperture offset was found effective for compensation of beamlet deflection due to their own space charge and beamlet focusing.