Progress in development and design of the neutral beam injector for JT-60SA

JT-60SA用中性粒子入射装置の開発及び設計の進展

花田 磨砂也; 小島 有志; 田中 豊; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 椛澤 稔; 大麻 和美; 小又 将夫; 薄井 勝富; 藻垣 和彦; 佐々木 駿一; 菊池 勝美; 根本 修司; 大島 克己; 遠藤 安栄; 清水 達夫; 久保 直也; 河合 視己人*; Grisham, L. R.*

Hanada, Masaya; Kojima, Atsushi; Tanaka, Yutaka; Inoue, Takashi; Watanabe, Kazuhiro; Taniguchi, Masaki; Kashiwagi, Mieko; Tobari, Hiroyuki; Umeda, Naotaka; Akino, Noboru; Kazawa, Minoru; Oasa, Kazumi; Komata, Masao; Usui, Katsutomi; Mogaki, Kazuhiko; Sasaki, Shunichi; Kikuchi, Katsumi; Nemoto, Shuji; Oshima, Katsumi; Endo, Yasuei; Shimizu, Tatsuo; Kubo, Naoya; Kawai, Mikito*; Grisham, L. R.*

JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射装置(NBI)と1基の負イオンNBIを用いて、合計30MWの重水素原子を100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIにおいては、1基あたり1.7MW, 85keVの重水素原子の入射に向けて、既存の正イオンNBIの電源の一部や磁気シールドを改造する設計を進めている。電源に関しては設計をほぼ完了し、改造機器の仕様を決定した。磁気シールドに関しては工学設計をほぼ完了し、今後、製作設計を開始する予定である。500keV, 10MW入射が要求されている負イオンNBIにおいては、同装置の心臓部である負イオン源の開発を強力に進めている。負イオン源内の真空絶縁を改善することによって、負イオン源の耐電圧を従来の400kVから設計電圧である500kVに大幅に改善した。加えて、イオン引き出し面積の約20%を用いたビーム生成実験において、2.8A, 500keVの水素負イオンビーム生成に成功した。本結果は1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。開発に加えて、設計・調達においても、500kV加速電源の改造設計を完了し、2010年度から調達を開始する。

Neutral beam (NB) injectors for JT-60 Super Advanced (JT-60SA) have been designed and developed. Twelve positive-ion-based and one negative-ion-based NB injectors are allocated to inject 30 MW D beams in total for 100 s. Each of the positive-ion-based NB injector is designed to inject 1.7 MW for 100s at 85 keV. A part of the power supplies and magnetic shield utilized on JT-60U are upgraded and reused on JT-60SA. To realize the negative-ion-based NB injector for JT-60SA where the injection of 500 keV, 10 MW D beams for 100s is required, R&Ds of the negative ion source have been carried out. High-energy negative ion beams of 490-500 keV have been successfully produced at a beam current of 1-2.8 A through 20% of the total ion extraction area, by improving voltage holding capability of the ion source. This is the first demonstration of a high-current negative ion acceleration of 1 A to 500 keV. The design of the power supplies and the beamline is also in progress. The procurement of the acceleration power supply starts in 2010.