JT-60負イオン源でのビーム一様性改善に向けた磁場構造最適化

22A production of uniform negative ion beams in the JT-60 negative ion source

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 根本 修司; 大関 正弘; 関 則和; 佐々木 駿一; 清水 達夫; 照沼 勇斗

Yoshida, Masafumi; Hanada, Masaya; Kojima, Atsushi; Kashiwagi, Mieko; Akino, Noboru; Endo, Yasuei; Komata, Masao; Mogaki, Kazuhiko; Nemoto, Shuji; Ozeki, Masahiro; Seki, Norikatsu; Sasaki, Shunichi; Shimizu, Tatsuo; Terunuma, Yuto

JT-60SAのプラズマ加熱・電流駆動装置で利用する世界最大の負イオン源では、22Aの大電流負イオンビームを100秒間生成することが求められている。そのためには、45cm110cmのビーム引出面積から生成させる負イオンビームの空間一様性を改善する必要がある。そこで、負イオンビームの素となるプラズマをより一様にするため、従来の横磁場構造からテント型磁場構造を基にした新たな磁場構造に改良した。これにより、全プラズマ電極に対する一様な領域は、従来の磁場構造において45%であったものを、60%にまで改善した。さらに、その一様な領域からJT-60SAにて要求される22Aのビーム生成に成功した。

In JT-60SA for the fusion experiment, 22A, 100s D ions are designed to be extracted from the world largest ion extraction area of 450 mm 1100 mm. One of the key issues for producing such as high current beams is to improve non-uniform production of the negative ions. In order to improve the uniformity of the negative ions, a tent-shaped magnetic filter has newly been developed and tested for JT-60SA negative ion source. The non-uniformity of the negative ions is experimentally found to be caused by a localization of H ions and H atoms, which are produced by primary electrons emitted from filaments and are converted to H ions on the surface of plasma grids covered with cesium. By modifying from the conventional magnetic filter to the tent-shaped one, the uniform areas were expanded from 45% of the full extraction areas in the conventional magnetic filter to 60%. Finally, 22A production of the negative ion beams was successfully achieved in the uniform areas.