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奥村 義和; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 真木 紘一*; 前野 修一*; 宮本 賢治; 小原 祥裕; 渡邊 和弘; S.Zimin*
JAERI-Tech 95-018, 104 Pages, 1995/03
国際熱核融合実験炉(ITER)の工学設計の一環として、負イオンを用いた高エネルギー中性粒子入射装置の設計検討を行った。負イオン源開発における最新の成果を取り入れて大幅なコンパクト化を図るとともに、炉との整合性や安全性、保守方法等を中心に設計検討を進めた。本設計においては、1MeV、25Aの重水素負イオンビーム出力を持つ負イオン源/加速器を用いて、NBI1モジュールあたり12.5MWの中性粒子ビームを入射する。ITERでは、4モジュールを用いて50MWの入射を行う設計となっている。
井上 多加志; 花田 磨砂也; 栗山 正明; 前野 修一*; 松岡 守; 宮本 賢治; 小原 祥裕; 奥村 義和; 渡邊 和弘
IAEA-CN-60/F-10, 0, p.687 - 693, 1995/00
原研における高出力の負イオン源と加速器の開発の現状を述べる。JT-60U負イオンNBI用の大型負イオン源は製作を完了し、試験に供されている。テストスタンド電源の制約から、ビームエネルギーは50keV以下に限られているものの、所定性能と同等のパービアンスにおいて、極めて収束性の良いビームが引き出されている。同等の構造をもつ小型加速器を用いてJT-60U負イオンNBIのビーム加速模擬試験では、所定の電流密度において0.18AのH
ビームを収束良く400keVまで加速することに成功した。また、ITER等の実験炉で要求されるより高出力の負イオン源と加速器の開発のために、MeV級イオン源試験装置を建設した。現在、本装置において1MeV、1Aを目指したITER用原型加速器の試験を開始している。
井上 多加志; 花田 磨砂也; 前野 修一*; 宮本 賢治; 小原 祥裕; 奥村 義和; 渡邊 和弘
JAERI-Tech 94-007, 89 Pages, 1994/08
ITER等の核融合炉では、加熱電流駆動システムの候補として、MeV級ビームエネルギー、数十MW級パワーの中性粒子入射装置が必要とされる。しかしながら既存高パワー加速器のビームエネルギーは必要とされるエネルギーより1桁以上低い。核融合炉に適した電流、パルス幅において、このような高エネルギー加速の「原理実証」を行うことが、核融合炉用中性粒子入射装置を実現する上で急務である。本研究では、1MeVまでの負イオンビームの加速原理実証のために必要な加速器と加速器試験施設の設計検討を行った。
井上 多加志; 花田 磨砂也; 前野 修一*; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和; 鈴木 靖生*; 田中 政信*; 渡邊 和弘
Plasma Devices and Operations, 3, p.211 - 222, 1994/00
原研における高パワー負イオン源の開発研究の進展をレビューしたものである。体積生成型の負イオン源に200~300mgのセシウムを添加することにより、以下のような劇的な性能改善を見た。1)負イオン生成効率が約4倍まで向上し、10Aの負イオンビームを得た。2)電子電流の減少。3)低ガス圧下での高効率負イオン生成。これにより、負イオン源の安定な長時間運転と高エネルギー加速が可能となった。セシウム添加型負イオン源を用いた加速実験では、電流値0.13Aの負イオンビームを350keVまで加速することに成功した。このとき、ビーム発散角は5mradと極めて小さかった。これら開発研究の成果により、より高効率で合理的な負イオンNBIシステムの実現に道が拓かれた。
渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 前野 修一*; 宮本 賢治*; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和
EP-93-48, p.11 - 19, 1993/08
引き出し及び2段の静電型加速電極をもつ、高エネルギー負イオン源において、350keV,0.2A,1秒の世界最高レベルの水素負イオンの加速に成功した。電極は直径14mm
の円孔9個を有する多孔電極である。加速された負イオンビームの平均電流密度は14mA/cm
以上であり、JT-60負イオンNBI用イオン源の設計値に近い値である。ビームの集束性も良く、目標値である5mrad以下である。また、電極の熱負荷の主原因は、負イオンの加速途中でのガス分子との衝突反応により生成される電子、イオン、中性粒子等の入射であることが明らかになり、負イオンの直接入射は、数%以下で極めて小さいことが判明した。
奥村 義和; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 前野 修一*; 宮本 賢治; 水野 誠; 小原 祥裕; 田中 政信*; 渡邊 和弘
第4回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム, p.51 - 54, 1993/00
JT-60U用の負イオンNBIのためには、500keV,22Aの重水素負イオンビームを10秒間発生できる負イオン源が必要である。これは、世界で初めての負イオンNBI用のイオン源であり、その性能は従来のイオン源を遙かに凌ぐものである。負イオン源の設計と、設計に関連した最近の研究開発の結果について述べる。
前野 修一*; 中村 和幸; 奥村 義和; 神藤 勝啓*
第4回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム, p.19 - 22, 1993/00
数百eV以下のエネルギーの粒子(水素、ヘリウム等)による核融合炉第一壁の損耗について調べる為、超低エネルギーイオン源を開発した。このイオン源は、細いタングステンワイヤを密に並べた電極を持ち、数百eV以下のエネルギーでアンペア級の水素イオンビームを発生できる。イオン源の構造とビーム引出し特性について報告する。
渡邊 和弘; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 前野 修一*; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和; 鈴木 靖生*; 田中 秀樹*; 田中 政信*
Proc. of 14th Int. Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research, p.371 - 378, 1993/00
核融合プラズマの加熱及び電流駆動の有力候補である高エネルギー中性粒子入射装置(NBI)を実現するために、負イオン源の大電流化、長パルス化・高エネルギー化の研究開発を進めている。大電流化に関しては、既に10AのHビームを生成することに成功し見通しを得ている。次の長パルス化に関して、50keV,0.3AのHビームを24時間連続生成することに成功した。また、50keV,0.5Aで1000秒の出力に成功した。この時の電流密度はJT-60U用負イオン源の設計値にほぼ等しい14mA/cmである。高エネルギー化に関しては、14mm
単一孔加速電極系で300keV、17mAで発散角5.5mradの収束性の良いビーム生成に成功し、孔数9個の多孔電極系を用いて、300keV、100mAのHビームを得た。これらによって、負イオンNBI実現に大きく近づいた。
ion source for the JT-60U negative-ion-based neutral beam injector奥村 義和; 花田 磨砂也; 井上 多加志; 栗山 正明; 前野 修一*; 松岡 守; 宮本 賢治; 水野 誠; 小原 祥裕; 鈴木 哲; et al.
Proceedings of 15th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering, p.466 - 469, 1993/00
JT-60Uの負イオンNBI用の大型負イオン源の設計と開発状況について発表する。JT-60U負イオンNBIのためには、500keV、22Aという従来のイオン源の性能を遙かに上回る負イオン源が必要である。原研におけるこれまでの大電流負イオン源開発の集大成として本イオン源を設計しており、大型プラズマ源、独自の磁気フィルター、高エネルギー静電加速系などに工夫がこらされている。設計の基になった実験結果と計算機シミュレーションの結果、製作の現状を述べる。
