Analysis of secondary particle behavior in multiaperture, multigrid accelerator for the ITER neutral beam injector

ITER NBIに向けた多孔多段型加速器内の二次粒子挙動の解析

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

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

ITER NBIでは1MeV, 40Aの負イオンビームを最大3,600sに渡り加速することが求められる。その実現には負イオンの加速途中で発生する電子,原子及び正イオンといった二次粒子の挙動を解明し、電極熱負荷を低減する必要がある。そこで、カダラッシュ研究所の開発した解析コード(EAMCC)を用いて原子力機構のMeV級加速器での長パルス加速実験を対象とした加速器内の二次粒子挙動の解析を行った。600keVビーム加速を対象とした解析から、第3加速電極(A3G)に多くのストリッピング電子が衝突することにより、A3Gの熱負荷がA3Gより下流の電極と比べて高くなることがわかった。これは、長パルス加速実験で用いられた加速器では加速段数合理化のためにA3Gの上流の第2加速電極(A2G)を省いたことが原因であることがわかった。

For a neutral beam injector (NBI) of ITER, the negative ion accelerator capable of 1 MeV, 40 A negative ion beam acceleration for up to 3,600 s is required. Suppression of heat load onto acceleration grids is a key issue for the long pulse acceleration of negative ion beams. A major source of the heat load will be from incident of secondary particles, which are neutrals, positive ions and electrons, on the grids. The complicated behavior of secondary particles in the MeV accelerator of JAEA is analyzed using the Electrostatic Accelerator Mote Carlo Code (EAMCC) developed by CEA. Water-cooled new grids were equipped with the MeV accelerator for the long pulse H ion beam acceleration and second acceleration grid (A2G) was removed for simplification. Analytical results for 600 keV H beam acceleration show that the heat load of third acceleration grid (A3G) is inevitably high because of lack of upstream grid, i.e., A2G.