Characteristics of voltage holding capability in multi-stage large electrostatic accelerator for fusion application

核融合用の多段大型静電加速器の耐電圧特性

小林 薫; 花田 磨砂也; 秋野 昇; 佐々木 駿一; 池田 佳隆; 高橋 昌宏*; 山納 康*; 小林 信一*; Grisham, L. R.*

Kobayashi, Kaoru; Hanada, Masaya; Akino, Noboru; Sasaki, Shunichi; Ikeda, Yoshitaka; Takahashi, Masahiro*; Yamano, Yasushi*; Kobayashi, Shinichi*; Grisham, L. R.*

JT-60U負イオン源の耐電圧研究の一環として、3段静電加速器(500kV, 22A)の絶縁破壊位置について実験的に検討した。この加速器の特徴は、大型加速電極(面積: 0.28m)と大型FRP絶縁体(直径: 1.8m)を用いている点にある。各加速段に高電圧を印加して耐電圧を調べた。その結果、すべての加速段で130kVの耐電圧であり、各加速段で耐電圧特性に有意な差は見られなかった。そこで、絶縁破壊位置が加速電極かFRP絶縁体のどちらであるかを絞り込むために、加速器から加速電極を取り外してFRP絶縁体のみにして高電圧を印加した。FRP絶縁体の耐電圧は、すべての加速段で設計値である170kVに到達した。これらの結果より、加速器の絶縁破壊は、大型加速電極のギャップ間でおもに発生していることが明らかになった。さらに、非均一電場や多段加速電極が耐電圧に及ぼす影響についても検討した。

Voltage holding capability of a 500kV, 22A three-stage electrostatic accelerator, where large-area grids of 0.28 m and large FRP insulators of 1.8 m in diameter are used, was examined. High voltage was independently applied to each acceleration stage, where the voltage holding capabilities of 130 kV were obtained. To identify whether the breakdowns occur in the gaps between the grids or the FRP insulators, high voltages were applied to the accelerator with and without the grids. Breakdown voltages without grids, i.e., the FRP insulator itself reached 170 kV of design value for each stage. These results show that the breakdown voltage of the accelerator was mainly determined by the gaps between the large-area grids. In this paper, the influence of non-uniform electric field and multi-stage grids on the voltage holding capabilities was also discussed.