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

JT-60負イオン源での一様22A負イオンビーム生成

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; Grisham, L. R.*; 畑山 明聖*; 柴田 崇統*; 山本 崇史*; 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; Grisham, L. R.*; Hatayama, Akiyoshi*; Shibata, Takanori*; Yamamoto, Takashi*; Akino, Noboru; Endo, Yasuei; Komata, Masao; Mogaki, Kazuhiko; Nemoto, Shuji; Ozeki, Masahiro; Seki, Norikatsu; Sasaki, Shunichi; Shimizu, Tatsuo; Terunuma, Yuto

JT-60SAのプラズマ加熱および電流駆動装置として利用する世界最大の負イオン源では、要求値となる22Aの大電流負イオンビームの100秒生成を目指している。そのためには、40cm110cm(全1000穴)のビーム引出面積から生成されるビームの一様性を改善する必要がある。そこで、負イオンビームの親粒子である水素原子および水素イオンをより一様に生成するために、磁場分布・高速電子分布計算結果および実験結果に基づいて、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、従来よりも1.5倍まで改良し、この一様な領域からJT-60SAの要求値を満たす22Aのビーム生成を可能にした。このときのビーム電流密度は210A/mであり、これはITERの負イオン源にて要求される200A/mをも満たすビーム生成に成功した。

In JT-60 Super Advanced for the fusion experiment, 22A, 100s negative 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 original tent-shaped filter significantly improved the logitudunal uniformity of the extracted H ion beams. The logitudinal uniform areas within a 10 deviation of the beam intensity were improved from 45% to 70% of the ion extraction area. However, this improvement degrades a horizontal uniformity. For this, the uniform areas was no more than 55% of the total ion extraction area. In order to improve the horizontal uniformity, the filter strength has been reduced from 660 Gasuscm to 400 Gasuscm. This reduction improved the horizontal uniform area from 75% to 90% without degrading the logitudinal uniformity. This resulted in the improvement of the uniform area from 45% of the total ion extraction areas. This improvement of the uniform area leads to the production of a 22A H ion beam from 450 mm 1100 mm with a small amount increase of electron current of 10%. The obtained beam current fulfills the requirement for JT-60SA.