Non-linear dependence of deflection angle on beam steering control grid displacement in accelerator for N-NBI

N-NBI加速器におけるビーム偏向制御電極の変位に対する偏向角の非線形依存性

平塚 淳一; 花田 磨砂也; 梅田 尚孝; 小島 有志; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 吉田 雅史

Hiratsuka, Junichi; Hanada, Masaya; Umeda, Naotaka; Kojima, Atsushi; Kashiwagi, Mieko; Watanabe, Kazuhiro; Tobari, Hiroyuki; Yoshida, Masafumi

国際熱核融合実験炉(ITER)で必要な高電流密度(200A/m)、高エネルギー(1MeV)、長パルス時間(1時間)の負イオンビームを生成するために、電極孔位置の変位により偏向角を補正する技術を用いた負イオンと電極との直接衝突の抑制についての研究が注意深く行われてきた。偏向制御電極(SCG)の孔径14mmにおいて偏向角の非線形な依存性が現れている。この依存性からSCGの孔径と位置の変位量をそれぞれ16mm、0.7mmと決定し、ITERの原型加速器において試験を実施した。複数の電極孔のそれぞれのビームに対し加速器内の残留磁場による偏向は適切に補正され、電極熱負荷は大きく減少した。これにより加速ビーム電流は10%増加した。

To produce high current density ( 200 A/m), high-energy ( 1 MeV) negative ion beams for long pulse duration time (1 hour) for International Thermo-nuclear Experimental Reactor (ITER), the suppression of the direct interception of the negative ions with the grids has been carefully investigated with studying the deflection angle by aperture displacement technique. The non-linear dependence of the deflection angle appears at the aperture diameter of 14 mm on a steering control grid (SCG). From this dependence, the aperture diameter and the offset distance of the SCG has been designed to be 16 mm and 0.7 mm, respectively and tested in a prototype accelerator for ITER. Each of the beamlets on the multiple apertures is properly steered with compensation of the deflection due to the residual magnetic field in the accelerator and the grid power loading was significantly reduced. It resulted in a 10% enhancement of the accelerated beam current.