Development of DC ultra-high voltage insulation technology for ITER NBI

ITER NBIに向けた直流超高電圧絶縁技術の開発

戸張 博之; 花田 磨砂也; 渡邊 和弘; 柏木 美恵子; 小島 有志; 大楽 正幸; 関 則和; 阿部 宏幸; 梅田 尚孝; 山中 晴彦; 前島 哲也; 照沼 勇斗; 近藤 達夫; 田中 滋*; 門脇 慎*; 山口 耕平*; Decamps, H.*; 栗山 正明*; Graceffa, J.*; Lennart, S.*; Hemsworth, R. S.*; Boilson, D.*

Tobari, Hiroyuki; Hanada, Masaya; Watanabe, Kazuhiro; Kashiwagi, Mieko; Kojima, Atsushi; Dairaku, Masayuki; Seki, Norikatsu; Abe, Hiroyuki; Umeda, Naotaka; Yamanaka, Haruhiko; Maejima, Tetsuya; Terunuma, Yuto; Kondo, Tatsuo; Tanaka, Shigeru*; Kadowaki, Makoto*; Yamaguchi, Kohei*; Decamps, H.*; Kuriyama, Masaaki*; Graceffa, J.*; Lennart, S.*; Hemsworth, R. S.*; Boilson, D.*

ITERおよびJT-60SAの中性粒子入射装置(NBI)に向けた技術開発の進展を報告する。ITER NBIの高電圧電源用1MV絶縁変圧器開発では、1MVを変圧器から引き出すブッシング開発が課題であった。従来技術では製作不可能な巨大な碍子が必要となったため、新たに絶縁ガスを封入したFRP絶縁管の内部に碍子製の小型コンデンサーブッシングを装着する同軸構造の複合型ブッシングを考案した。これにより安価で入手製の高い1MV絶縁変圧器を実現した。また、直流1MV高電圧導体を真空中に導入するHVブッシング開発では、内部に設置される大面積の円筒電極間の耐電圧特性を詳細に調べ、面積の効果を考慮した絶縁特性をモックアップ試験で明らかにし、HVブッシングの絶縁設計指針を構築した。また、負イオンの長時間生成と加速に向けて、高沸点の流体を用いた負イオン源内のプラズマ電極の温度制御技術の開発、並びに負イオンの偏向を補正する電極を組み込んだ冷却性能強化型負イオン引出部を開発した。その結果、15Aの負イオンビームを100秒生成および従来の2ケタ増となるビームエネルギー密度40MJ/mを達成した。

Progress on technical development on ITER and JT-60SA neutral beam injector (NBI) were reported. In development of a 1 MV insulating transformer for ITER NB power supply, a bushing extracting 1 MV required a huge insulator that was impossible to manufacture. To solve this issue, a composite bushing with FRP tube and a small condenser bushing with insulation gas was newly developed. In development the HV bushing as an insulating feed through, voltage holding in large cylindrical electrodes inside the HV bushing was investigated. The scaling for vacuum insulation design of large cylindrical electrodes was obtained. Toward long pulse production and acceleration of negative ion beam, active control system of plasma grid temperature and a new extractor consisting of the extraction grid with high water cooling capability and aperture offset were developed. As a result, 15 negative ion beam has been achieved for 100 s. Also beam energy density has been increased two orders of magnitude.