Measurement of heat load density profile on acceleration grid in MeV-class negative ion accelerator

MeV級負イオン加速器における加速電極上の熱負荷密度分布の測定

平塚 淳一; 花田 磨砂也; 小島 有志; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 宮本 賢治*; 吉田 雅史; 錦織 良; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; 戸張 博之

Hiratsuka, Junichi; Hanada, Masaya; Kojima, Atsushi; Umeda, Naotaka; Kashiwagi, Mieko; Miyamoto, Kenji*; Yoshida, Masafumi; Nishikiori, Ryo; Ichikawa, Masahiro; Watanabe, Kazuhiro; Tobari, Hiroyuki

負イオンの引出・加速の物理を理解するために、ITER原型加速器において加速電極上の熱負荷密度分布を初めて測定した。熱負荷密度分布を測定するために、加速電極孔周辺領域をそれぞれが熱絶縁された34個の銅ブロックで構成し、それぞれの銅ブロックに熱電対を接合することで、空間分解能3mm程度の熱負荷密度分布測定に成功した。これはビーム径16mmのビームのテイル成分を測定するのに十分な分解能である。この測定により、加速電極孔周辺において熱負荷密度分布に2箇所のピークを発見した。ビームオプティクスやガス密度分布を変化させる実験により、これら2つのピークは負イオン及び2次電子の衝突であることが明らかになった。これは負イオンや2次電子の軌道を理解するために必要な初めての実験結果である。

To understand the physics of the negative ion extraction/acceleration, the heat load density profile on the acceleration grid has been firstly measured in the ITER prototype accelerator where the negative ions are accelerated to 1 MeV with five acceleration stages. In order to clarify the profile, the peripheries around the apertures on the acceleration grid were separated into thermally insulated 34 blocks with thermocouples. The spatial resolution is as low as 3 mm and small enough to measure the tail of the beam profile with a beam diameter of 16 mm. It was found that there were two peaks of heat load density around the aperture. These two peaks were also clarified to be caused by the intercepted negative ions and secondary electrons from detailed investigation by changing the beam optics and gas density profile. This is the first experimental result, which is useful to understand the trajectories of these particles.