Beam optics in a MeV-class multi-aperture multi-grid accelerator for the ITER neutral beam injector

ITER NBIに向けたMeV級多孔多段加速器におけるビーム光学

柏木 美恵子; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; Boilson, D.*; Hemsworth, R. S.*; 田中 政信*; 戸張 博之; 渡邊 和弘; 井上 多加志

Kashiwagi, Mieko; Taniguchi, Masaki; Umeda, Naotaka; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; Boilson, D.*; Hemsworth, R. S.*; Tanaka, Masanobu*; Tobari, Hiroyuki; Watanabe, Kazuhiro; Inoue, Takashi

ITER中性粒子入射装置(NBI)用の5段多孔多段(MAMuG)加速器では、1MeV, 40A, 3600秒の重水素(D)負イオンビームが要求されている。この高エネルギー,大電流加速器では、ビーム間/ビームグループ間の空間電荷反発,電子抑制用磁場、さらには電極支持枠が作る電界の歪みによりビームが大きく偏向する。加速器実現に向けては、このビーム偏向を補正して、電極へのビーム直接衝突による入熱を抑制することが必要不可欠である。そこで、3次元ビーム解析において、電極支持枠も考慮した大規模な解析モデルを構築して320本のビームレットを一斉に解き、これらのビームの偏向量を調べて、補正方法を検討した。その結果、厚さ1mmの電界補正板、1mmの孔ズレ付き電子抑制電極で偏向を補正できることを示した。

In a multi-aperture multi-grid (MAMuG) accelerator of the ITER neutral beam injector (NBI), 1 MeV, 40 A D ion beam is required for 3600 s. Suppression of grid power loading by the direct interception of deflected beamlets is one of the critical issues to realize this accelerator. The beamlets are deflected due to space charge repulsion among beamlets/beam groups and magnetic field. Moreover, the beamlet deflection is influenced by electric field distortion generated by grid supports. To examine such complicated beamlet deflections and design the compensating methods, a three-dimensional beam analysis has been applied to the ITER accelerator. As the simulation model, a 1/4 accelerator model including step/edge of the grid supports is constructed. As results, compensation methods of the beamlet deflection, that it, a metal bar of 1 mm thick around the aperture area, and an aperture offset of 1 mm, were designed.