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Vacuum insulation of the high energy negative ion source for fusion application

核融合用高エネルギー負イオン源における真空絶縁

小島 有志; 花田 磨砂也; Hilmi, A.*; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 戸張 博之; 小林 信一*; 山納 康*; Grisham, L. R.*

Kojima, Atsushi; Hanada, Masaya; Hilmi, A.*; Inoue, Takashi; Watanabe, Kazuhiro; Taniguchi, Masaki; Kashiwagi, Mieko; Umeda, Naotaka; Tobari, Hiroyuki; Kobayashi, Shinichi*; Yamano, Yasushi*; Grisham, L. R.*

JT-60NNBIの負イオン源は長年の課題であった加速器の低耐電圧を克服し、500keVビームを3Aまで生成することに成功している。その結果を踏まえ、JT-60SAに利用する次期負イオン源では、耐電圧データベースに基づいて負イオン源の設計を行う。そこで、実機負イオン源を用いて耐電圧試験を行い、平坦部の3倍近い局所高電界が生成している加速電極孔の数と直径1500mmの電極面積がともに、真空耐電圧を劣化させ得る原因であることを明らかにした。それらはそれぞれ、孔数の-0.15乗、面積の-0.125乗に従い耐電圧が低下するが得られ、実機負イオン源の耐電圧係数は24と孔数で制限された耐電圧であることを明らかにした。また、加速電極間の距離を広げすぎると、電極支持枠角部の電界によって決まる値に耐電圧が制限されることが明らかになった。これらの結果、加速電極構造の配位によって、異なる原因で耐電圧が制限されるという新たな知見を得て、JT-60SA用負イオン源の加速電極を設計するために必要なデータが取得できた。

Production of 500 keV, 3 A beams has been successfully achieved in the JT-60 negative by overcoming the low voltage holding of the accelerator. Toward the design of next ion source, database for the voltage holding capability based on experimental results is required and obtained. As a result, the voltage holding capability was found to vary with 67 N power of -0.15 and with 31.7 S power of -0.125 where N is the aperture number and S is the anode surface area. When N = 1100 and S = 2 m$$^{2}$$ are applied to the design of JT-60SA ion source, the factors C are estimated to be 23 and 29, respectively. Therefore, the influence of the local electric field around the apertures is stronger than that of the surface area.

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