Optimization of the magnetic configlation toward large current beam production in the JT-60SA negative ion source

改良型磁気フィルターを用いた大面積一様負イオン生成の開発

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 平塚 淳一; 秋野 昇; 遠藤 安栄; 小又 将夫; 藻垣 和彦; 根本 修司; 大関 正弘; 佐々木 駿一; 清水 達夫

Yoshida, Masafumi; Hanada, Masaya; Kojima, Atsushi; Kashiwagi, Mieko; Umeda, Naotaka; Hiratsuka, Junichi; Akino, Noboru; Endo, Yasuei; Komata, Masao; Mogaki, Kazuhiko; Nemoto, Shuji; Ozeki, Masahiro; Sasaki, Shunichi; Shimizu, Tatsuo

JT-60SA負イオン源では、JT-60SAにて要求される大電流負イオンビームの長時間生成を達成するための研究課題の一つであるビームの一様性改善を進めている。これまでに従来の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を用いることで、一様な負イオンビーム生成が可能となった。それと同時に、負イオン生成効率が向上するとともに電子の引出抑制効率が劣化した。本研究ではこれらの原因を解明するために、磁場構造と負イオンの親粒子である水素イオン、原子および電子との関係を調べた。その結果、新たな磁場構造を用いることで生じたフィルター磁場強度の減少によって、水素イオンや原子のプラズマ電極への流入量が増大し、負イオン生成効率が向上したことが分かった。他方、この減少により、プラズマ電極近傍での電子密度が増大して、電子の引出抑制効率が劣化することも分かった。ただし、5枚すべての引出電極の電子による熱負荷は一様で、引出電極の設計の範囲内であった。以上の結果より、改良後の磁場構造が有用であることが分かった。今後この磁場構造を用いて22A、100秒負イオンビーム生成を目指す。

One of the key issues for producing high current beams in JT-60SA is a uniform production of the negative ions over the large ion extraction area. Non-uniformity of the negative ion beams in the JT-60 negative ion source was improved by modifying the magnetic filter in the source from the PG filter to a tent-shaped filter. In this work, in order to clarify the influence of the magnetic filter modification on arc efficiency and co-electron current is investigated by means of measurements of H ion, H atoms, co-electron current and beam intensity. As a result, the arc efficiency increase due to increase of H ions and H atoms by reduction of filter field. Although the higher electrons current was extracted than the original PG filter, the co-extracted electron could be suppressed by optimization of the bias voltage. This result contributes to extend the pulse duration time up to 100 s for JT-60SA.