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小島 有志; 花田 磨砂也; 田中 豊*; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 小林 信一*; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.466 - 475, 2011/09
被引用回数：3 パーセンタイル：62.12(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)JT-60N-NBIの負イオン源は今まで耐電圧性能が400keVと設計値の500keVよりも低く、入射パワーが制限されているのが問題であった。そこで、実機負イオン源や小型電極を用いた真空耐電圧試験を行い、耐電圧低下の原因を調べた。その結果、従来の面積依存性だけでなく、電極孔や支持枠角部に代表される局所高電界の領域が広がることにより、耐電圧が低下することが明らかとなった。そこで、既存の加速器体系を大幅に改造することなく、この局所高電界を低下させて耐電圧を改善するために、電極間隔を広げて耐電圧試験を行った。しかし、最短距離が伸長されないために耐電圧の改善が飽和する傾向が観測された。そこで、最短距離の伸長を制限していたビーム放射シールドの再設計を行った。その際、ビームからの放射光がFRPに照射されるのを妨げる機能を保ちつつ、FRP表面電界と陽極電界を低減させて最適化する必要があった。そして、既存の体系の中でビーム放射シールドを最適化するとともに、電極間隔を調整した結果、負イオン源の耐電圧は500kV以上に改善した。この改良した負イオン源を利用して、500keVの負イオンビームを3Aまで加速することに成功した。
花田 磨砂也; 小島 有志; 井上 多加志; 渡邊 和弘; 谷口 正樹; 柏木 美恵子; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 秋野 昇; 椛澤 稔; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.536 - 544, 2011/09
被引用回数：8 パーセンタイル：83.90(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)JT-60SAにおいては、12基の正イオン中性粒子入射(NBI)装置と1基の負イオンNBI装置を用いて、合計30-34MWの重水素中性粒子ビームを100秒間プラズマへ入射することが要求されている。正イオンNBIに関しては、JT-60SAの設計値である1基あたり2MW, 85keVの重水素中性粒子ビームの入射を達成している。その際、イオン源やイオンダンプ等のビームライン機器は、100秒入射が要求されるJT-60SAで既存の装置を改造することなく再使用できる見通しを得ている。また、10MW, 500keV入射が要求されているJT-60SAの負イオンNBI装置のための開発においては、500keV, 2.8Aの水素負イオンビーム生成に成功している。これは、1A以上の負イオンビームを500keV以上のエネルギーまで加速した世界初の成果である。今後、実験装置を整備し、負イオンの100秒間生成のための開発研究を実施する予定である。
ion source上野 彰; 滑川 裕矢; 大越 清紀; 池上 清*; 小栗 英知
AIP Conference Proceedings 1390, p.292 - 299, 2011/09
被引用回数：3 パーセンタイル：62.12(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)J-PARCにおいて六ホウ化ランタンフィラメントを使用したセシウム不使用負水素イオン源が運転されている。本イオン源では、J-PARC第一段階で必要な性能である負水素イオンビーム電流30mAと寿命500時間を達成しているが、セシウムを添加してもビーム強度が増強できないことが判明した。J-PARC第二段階で必要な性能である負水素イオンビーム電流50mAと寿命2000時間を達成するため、SNSで開発されたアンテナを使用し、13.56MHz-RFで駆動させる負水素イオン源の開発を開始した。開発の第一歩として、最も重要なパラメータの一つである水素プラズマ中のアンテナのインピーダンスを測定した。1.25kWと7.45kWのRF電力に対し、インピーダンス値11.82+80.22j
と21.16+58.24jを得た。予想に反し、大きな実数成分と正のRF電力依存性であった。測定されたインピーダンスをもとに、回路シミュレーションコードLTSpice IVを使用し、接地電位の13.56MHz-RF源で、-50kV電位の真空容器内にRFプラズマを生成する回路設計を行った。
小栗 英知; 池上 清*; 大越 清紀; 滑川 裕矢; 上野 彰
AIP Conference Proceedings 1390, p.235 - 244, 2011/09
被引用回数：1 パーセンタイル：39.39(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)J-PARCで稼働中の負水素イオン源は、セシウム無添加の六ホウ化ランタン駆動型イオン源を使用している。本イオン源は、2006年11月から現在に至るまで35回のビームランにおいてビームを供給している。本イオン源は最大ビーム電流36mAの負イオンビーム生成を達成しているが、2008年9月に発生した高周波四重極リニアック(RFQ)の放電問題により、16mA以下のビームを定常的に加速器に供給している。ビーム供給運転は1か月単位で実施され、4又は5週間連続のビーム運転を行い、その後、数日間のメンテナンスを実施している。最近のビーム運転では約700時間の連続運転を達成し、J-PARCの当初目標である500時間の連続運転を達成した。またビーム供給運転中のイオン源トラブルによる加速器ビーム停止時間は各運転でおおよそ延べ数時間であり、イオン源の稼働率は99%以上と高い。さらなるビーム電流向上を目指し、テストスタンドによる試験も実施している。
谷口 正樹; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 戸張 博之; 大楽 正幸; 山中 晴彦; 土田 一輝; 小島 有志; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.449 - 456, 2011/09
被引用回数：2 パーセンタイル：52.46(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)原子力機構では、ITER中性粒子入射加熱装置(NBI)用として多孔多段型負イオン加速器(MeV級加速器)の開発を行っている。現在までに、MeV級加速器では796keV, 140A/m
の負イオン加速に成功したが、ITER要求値である1MeV, 200A/mの負イオン加速達成には加速器の耐電圧性能改善が不可欠である。JT-60用加速器やMeV級加速器においてさまざまな加速器体系で実施した耐電圧試験の結果、実機の保持電圧は電極支持枠部の段差や角部における電界集中により、加速器の設計に用いた理想的電極での試験結果より50%低下することが明らかとなった。これらの知見に基づき、電極間ギャップの延長や支持枠角部の曲率を増加させるなど、電界集中を抑制するための改造を行った。その結果、真空下での保持可能電圧は835kVから1MVに向上し、加速された負イオンの電圧,電流は879keV, 157A/mに増加した。
柏木 美恵子; 井上 多加志; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; Grisham, L. R.*; 大楽 正幸; 武本 純平; 戸張 博之; 土田 一輝; 渡邊 和弘; et al.
AIP Conference Proceedings 1390, p.457 - 465, 2011/09
被引用回数：9 パーセンタイル：88.26(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)原子力機構では、5段の多孔多段電極(MAMuG)加速器を用いて、ITERの設計値である1MeV, 200A/mの水素負イオンビーム加速を目指している。最近の耐電圧試験で加速器内の局所的な電界集中を低減するために金属間ギャップを延長した結果、真空耐電圧が大幅に改善し、1MVで4000秒の電圧保持に成功した。これに伴い、ビームエネルギーも800keVから900keVレベルに増加したが、ギャップ長を長くしたために磁場と空間電荷反発で生じるビーム偏向が加速器内で顕著になり、ビームが電極に衝突し、絶縁破壊を誘発していることが明らかとなった。そこで、3次元マルチビームレット解析で、ビーム偏向量を明らかにし、その補正方法を検討した。この結果、磁場による偏向補正のために電子抑制電極の各孔に0.8mmの孔軸変位を、さらに空間電荷反発の補正のために孔部周辺に厚み1mmの電界補正板を設けることで、1MeVのビームを補正できる見込みを得た。この偏向補正法を加速器に組み込み、偏向試験を進めており、これらの結果を報告する。
神藤 勝啓; 和田 元*; 西田 睦聡*; 出村 康拡*; 佐々木 大地*; 津守 克嘉*; 西浦 正樹*; 金子 修*; 木崎 雅志*; 笹尾 眞實子*
AIP Conference Proceedings 1390, p.675 - 683, 2011/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)A negative ion beam probe system has been proposed as a new tool to diagnose beam profiles of high intensity positive ion beams such as the high intensity continuous-wave (CW) D
beam for the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF). To monitor beam profile of the positive ion beam from a remote position, a negative ion beam is injected into the positive ion beam perpendicularly, and the negative-ion-beam attenuation due to the beam-beam interaction is measured at each point. In a low barycentral energy region, the additional electrons of the negative ions with the small electron affinity are easily detached by collisions with the positive ions. To validate the system capability, an experimental study with a low-energy intense He beam system has been started for the proof-of-principle (PoP) experiment. For the probe beam source, an H
ion source to produce the H beam with a rectangular shape of 70 mm 
2 mm has been designed and assembled. The long side of the rectangle can cover the entire cross section of the He beam around the focal point, while the short side should be thin not to disturb the target beam. It is installed on a small test stand to measure the beam quality of the H beam. Experimental results of the H beam extracted from the small source will be presented.
