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論文

Merging preaccelerator for high current H$$^{-}$$ ion beams

井上 多加志; 宮本 賢治; 水野 誠*; 奥村 義和; 小原 祥裕; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; J.W.Kwan*; M.C.Vella*

Review of Scientific Instruments, 66(7), p.3859 - 3863, 1995/07

https://doi.org/10.1063/1.1145449
 被引用回数：33 パーセンタイル：89.02(Instruments & Instrumentation)

次世代熱核融合炉で用いられる高パワーイオンビームは、高効率な高エネルギー・大電流負イオンビームである。これらの要件を満たす1つの方法は、低電流密度のマルチ負イオンビームを集束して1本の大電流ビームを得る方法である。本論文は日米協力の下に行われたビーム集束実験の結果をまとめたものである。0.13Pa(1mTorr)、70V$$times$$250Aという低いガス圧、低アークパワー条件下で原研製負イオン源から10mA/cm$$^{2}$$以上のH$$^{-}$$イオンを効率良く生成した。この負イオンを球面極率をもつ直径80mmの引出し領域から19本のビームとして引出し、ビーム集束加速器中で1本のビームに集束して加速し、100keV、100mAの大電流シングルビームを得た。集束ビーム径は23mm、外縁での集束角は30mradであった。これはLBLの既設ESQ加速器の入射条件を満たすものであり、大電流ビーム集束加速器の適用可能性を実証した。

論文

Acceleration of 100mA of H$$^{-}$$ in a single channel electrostatic quadrupole accelerator

J.W.Kwan*; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; G.J.de-Vries*; W.F.Steele*; Stuart, M. E.*; M.C.Vella*; Wells, R. P.*; 井上 多加志; et al.

Review of Scientific Instruments, 66(7), p.3864 - 3868, 1995/07

https://doi.org/10.1063/1.1145450
 被引用回数：8 パーセンタイル：59.35(Instruments & Instrumentation)

次世代トカマク型核融合炉用中性粒子入射装置では、マルチアンペアでビームエネルギー1.0MeV程度、パルス幅約1000sの負イオンビームが要求される。この協力DC負イオンビームを得るために各所で静電加速器の開発が推進されている。LBLでは負イオンを200keVまで加速する静電四重極(ESQ)加速器2モジュールが製作されている。本論文は日米協力の下に行われた集束ビームのESQ加速実験の結果をまとめたものである。原研製負イオン源から100mAの水素負イオンを19本のビームとして引出し、ビーム集束加速器内で1本の大電流ビームに集束した後ESQ加速器に入射してさらに加速することを試みた。この結果100mAの集束ビームはESQ加速器内で損失・エミッタンス成長することなく200keVまで加速することに成功した。

論文

Merging beam experiment of intense negative ions for advanced compact neutral beam injectors

井上 多加志; 宮本 賢治; 水野 誠; 奥村 義和; 小原 祥裕; G.D.Ackerman*; C.F.Chan*; W.S.Cooper*; J.W.Kwan*; M.C.Vella*

15th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering,Vol. 1, 0, p.474 - 477, 1994/00

強力負イオンビームを集束するイオン引出し系の開発を行っている。この引出し系は、球面状に湾曲した電極からマルチビームレットを生成し、加速しつつ集束して1本のビームを形成してさらに高エネルギーまで加速するものである。この集束技術を中性粒子入射装置に適用すると、1)コンパクトなビームライン,2)高効率加速,3)ビームエネルギーを上げ、高い電流駆動性能、が得られる可能性がある。原研における最近の実験では、7個の引出し孔から発生したマルチビームレットを集束し、100keV、60mAのシングルビームを生成、ビーム外縁径$$<$$20mm、ビーム発散角$$<$$$$pm$$30mradとすることに成功した。このビーム条件は静電四重極(ESQ)加速器の入射条件をほぼ満たしており、原研の負イオン源と集束引出し系を米国ローレンスバークレー研究所(LBL)に持ち込み、ESQ加速器との組合せ試験を行う予定である。

論文

Comparison of H$$^{-}$$ and D$$^{-}$$ production in a magnetically filtered multicusp source

井上 多加志; G.D.Ackerman*; W.S.Cooper*; 花田 磨砂也; J.W.Kwan*; 小原 祥裕; 奥村 義和; 関 昌弘

Review of Scientific Instruments, 61(1), p.496 - 498, 1990/01

https://doi.org/10.1063/1.1141232
 被引用回数：18 パーセンタイル：83.05(Instruments & Instrumentation)

日米核融合協同実験の一環として原研で開発された多磁極負イオン源を米国、ローレンスバークレー研究所に運び、重水素を用いて負イオン源の最適化実験を行った。実験に用いたイオン源の大きさは、36cm$$times$$21cm$$times$$15cmであり、生成された負イオンは、9mm$$phi$$、9ケの孔より50KeVまで加速された。実験は、主に、磁気フィルター強度を450Gauss・cmから930Gauss・cmまで変化させ、水素負イオン(H$$^{-}$$)と重水素負イオン(D$$^{-}$$)の生成量の差異について調べた。その結果、H$$^{-}$$とD$$^{-}$$のそれぞれの最大電流密度は、9.1mA/cm$$^{2}$$と6.6mA/cm$$^{2}$$であった。この差は、単にH$$^{-}$$とD$$^{-}$$の質量差に起因するものである。一連の実験の中でもっとも注目すべきことは、重水素を用いて実験を行うと水素を用いて実験を行った場合に比べて、引き出される電子の量が2倍以上になってしまったことである。又、磁気フィルター強度を700Gauss・cm以上強くしても、電子電流は、それ以上減少しなかった。

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