負イオンNBI加速器用保護ギャップの放電により発生するノイズの特性と機器の誤動作対策

Characteristics of surge noise generated by breakdowns at the protection spark gaps for the JT-60 negative ion source and countermeasure of malfunction due to the breakdown noise

佐々木 駿一; 小島 有志; 清水 達夫; 河合 視己人*; 花田 磨砂也

Sasaki, Shunichi; Kojima, Atsushi; Shimizu, Tatsuo; Kawai, Mikito*; Hanada, Masaya

JT-60U負イオンNBI加速器では、500kV三段静電加速器の高電圧コンディショニングの際に絶縁破壊が高い頻度で発生する。この絶縁破壊は電源の負荷短絡であり、それに伴い発生するサージノイズによりNBI自身の機器や他設備機器の誤動作障害が起っている。今回、加速器の絶縁破壊時の主なノイズ発生源と考えられる加速器保護用球ギャップの放電について、試験回路を用いて発生するノイズの特性を測定した。さらに、加速器保護用球ギャップ側でのノイズ抑制とノイズにより誤動作する機器側での具体的対策の検討を行い、その効果を定量的に評価した。これらの結果、保護用球ギャップの絶縁破壊時に発生するノイズは空間や接地ラインを通して他の機器へ流入し、誤動作を引き起こしていることがわかった。このノイズを低減するために、加速器保護用球ギャップの接地極側に放電電流抑制用抵抗を挿入した。その結果、放電破壊時に発生するノイズを低減できることを確認した。本対策により、被害機器の誤動作発生確率を100%から15%程度に低減できた。また、被害機器側での対策として信号線の接地側にフェライトコアと巻線50ターン程度から成るサージ抑制チョークを挿入することで、機器の誤動作発生確率を100%から10%程度に低減できた。

Breakdowns occur in the JT-60U 500 kV negative ion accelerator with a high probability during the high voltage conditioning. The breakdown in the accelerator is the same phenomena as a short circuit for the power supply. Surge noise generated by the short circuit causes malfunctions of components in the NBI system and other systems. To evaluate the surge noise characteristics, the breakdown noise has been measured using a test circuit with a spark gap which is the protection gap for the accelerator and it considered to be a source of noise. Further, reduction of the surge noise at the spark gap and countermeasure of the malfunction due to the noise have been studied quantitatively at the side of the system where the malfunction occurs. As a result, it has been observed that the noise propagates through space or grounding lines and gives malfunctions for other systems. To reduce the noise, resistors have been connected in the ground potential side of the gap. It was confirmed that the resistor is effective to reduce the noise and probability of the malfunction has been reduced from 100% to 15%. In addition, by placing the ferrite core in the grounded line and by using an isolation amplifier, the malfunction was further reduced to 10%.