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Development of a plasma generator for a long pulse ion source for neutral beam injectors

中性粒子入射装置のための長パルスイオン源用プラズマ源の開発

渡邊 和弘; 大楽 正幸; 戸張 博之; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 花田 磨砂也; Jeong, S. H.*; Chang, D. H.*; Kim, T. S.*; Kim, B. R.*; Seo, C. S.*; Jin, J. T.*; Lee, K. W.*; In, S. R.*; Oh, B. H.*; Kim, J.*; Bae, Y. S.*

Watanabe, Kazuhiro; Dairaku, Masayuki; Tobari, Hiroyuki; Kashiwagi, Mieko; Inoue, Takashi; Hanada, Masaya; Jeong, S. H.*; Chang, D. H.*; Kim, T. S.*; Kim, B. R.*; Seo, C. S.*; Jin, J. T.*; Lee, K. W.*; In, S. R.*; Oh, B. H.*; Kim, J.*; Bae, Y. S.*

中性粒子入射装置(NBI)のための長パルスイオン源用プラズマ源を開発した。このプラズマ源はビーム出力120keV, 65A出力を目標として設計したものであり、ビーム引出面12cm$$times$$46cmの大きな領域を有した多極磁場型プラズマ源である。プラズマ源の外側をサマリウムコバルト永久磁石で囲みカスプ磁場配位とした。本プラズマ源を日韓協力の下、韓国のKSTAR NBIテストスタンドに取付け長パルス試験を行った。その結果、ビーム電流65Aを生成できるアーク放電パワー70kWで200秒間のプラズマ生成運転に成功し、長パルス性能を実証した。ビーム引出部のプラズマの空間的一様性については、イオン飽和電流の平均値からのばらつきが$$pm$$8%以下であることを確認でき、大面積に一様なプラズマが生成できることを確認した。また、ビーム引き出し試験においては、73kV, 41A, 5秒までの生成に成功し、0.9-1.1A/kWの高いアーク効率を確認できた。これらによって本プラズマ源の長パルス性能を確認できた。

A long pulse plasma generator for neutral beam injectors has been developed. The plasma generator was designed to produce 65 A at 120 keV from a beam extraction area of 12 cm $$times$$ 46 cm. A type of the plasma generator is a multi-cusp plasma generator with SmCo permanent magnets. A long pulse test of the plasma generator was performed at the KSTAR NBI test stand in Korea under the Japan - Korea Fusion collaboration. It was successfully demonstrated of the long pulse operation of the plasma generator for 200 s at an arc discharge power of 70 kW which can produce 65 A beams. Plasma spatial uniformity at the beam extraction area was confirmed to be smaller than $$pm$$ 8% of the deviation from an averaged ion saturation current density. A high arc efficiency of 0.9-1.1 A/kW was obtained at the beam extraction with 73 keV, 41 A for 5 sec. From these experimental studies, a performance of this plasma generator for long pulse ion sources was confirmed.

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