Recent progress in R&D for long pulse and ultra-high voltage components for the ITER HNB

ITER HNBに向けた長時間・高電圧機器R&Dの進展

柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 小島 有志; 吉田 雅史; 戸張 博之; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 前島 哲也; 山下 泰郎*; 柴田 直樹; 渡邊 和弘; 花田 磨砂也

Kashiwagi, Mieko; Umeda, Naotaka; Kojima, Atsushi; Yoshida, Masafumi; Tobari, Hiroyuki; Dairaku, Masayuki; Yamanaka, Haruhiko; Maejima, Tetsuya; Yamashita, Yasuo*; Shibata, Naoki; Watanabe, Kazuhiro; Hanada, Masaya

原子力機構では、ITER加熱用中性粒子入射装置(HNB)に要求される、1MeV、40A、3600秒の負イオンビーム生成に必要な高電圧機器、1MeV加速器、及び1MV高電圧電源のR&Dを進めている。1MeV加速器R&Dでは、ITER同様の多孔多段加速器で数十秒の長パルス運転を目指し、今回、引出し電極において、負イオンと共に引き出される電子を長時間熱化処理するための冷却構造の強化、及び加速器内の磁場で曲がるビーム軌道を補正する孔軸変位を施した。その結果、加速電極への熱負荷を23%から13%に低減し、ビームエネルギーを0.4秒の短パルスで0.9MeVから1MeVへ、パルス幅をエネルギー0.7MeVで従来より二桁高い60秒まで進展させた。高電圧電源R&Dでは、1MV絶縁変圧器の実現に向けて従来の巨大碍子製ブッシングに変わり、サイズ・コスト共に従来の1/3に低減可能な、小型碍子製ブッシングにFRP円筒を被せた同軸構造ブッシングを開発した。これにより定格電圧の1.2倍である1.2MVで3600秒運転を達成し、本変圧器製作を確実にした。以上のように日本調達機器のR&Dは順調に進展している。

JAEA proceeds the R&Ds of high voltage components, such as 1MeV accelerator and high voltage power supply for the ITER neutral beam injector for heating (ITER HNB). In the 1MeV accelerator R&D, the target is to produce 1MeV beams during several tens of seconds using a five-stage multi-aperture accelerator. In the extraction grid, cooling capability is enhanced to accept electrons during long period and aperture offset is applied to correct the beam deflection due to magnetic fields in the accelerator. As the result, the heat load on the acceleration grids was reduced from 23% to 13%. The beam energy was increased from 0.9MeV to 1MeV at short pulse of 0.4s. The beam pulse was increased by a factor of one hundred, 60s, at 0.7MeV up to now. In the R&D of the power supply, a 1MV bushing of 1MV insulating transformer has been newly developed and a stable operation at 1.2MV with the margin of 20% was achieved for 3600s. Thus, the R&Ds for the ITER HNB is progressed as scheduled.