大面積多孔電極を有する大型イオン源の真空耐電圧特性

Vacuum insulation characteristics of the large negative ion source with the multi-aperture grids

小島 有志; 花田 磨砂也; Hilmi, A.*; 遥山 紘央*; 山納 康*; 小林 信一*

Kojima, Atsushi; Hanada, Masaya; Hilmi, A.*; Haruyama, Hirochika*; Yamano, Yasushi*; Kobayashi, Shinichi*

JT-60N NBIの負イオン源は加速ギャップを調整することにより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た。しかし、JT-60SAに利用する次期負イオン源では、ビーム光学と耐電圧の両方に最適な加速ギャップ調設計するため、ギャップ長と耐電圧の関係を決定する隠れた物理パラメーターを理解する必要がある。その一つとして、実機負イオン源の大面積多孔電極及び小型電極を用いて、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の-0.15乗に従って耐電圧性能が変化することを明らかにした。さらに、電極孔周りのエッジを平滑化することにより、局所高電界分布を緩和し、耐電圧性能が改善できることを明らかにした。これらの結果、真空長ギャップ放電に支配されている真空耐電圧に対する電界分布の影響という新たな知見を得て、JT-60SA用負イオン源加速電極の設計データを取得することに成功した。

Vacuum insulation of a large negative ion source for fusion application is experimentally examined, which is characterized by large-area grids with multiple-apertures. The experimental results showed that sustainable voltages were found to be dominated by the electric field profiles generated around the apertures and grid area. These empirical laws are applied to the modification of the ion source.