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宮本 賢治*; 奥田 晋*; 畑山 明聖*; 花田 磨砂也; 小島 有志
AIP Conference Proceedings 1515, p.22 - 30, 2013/02
被引用回数：10 パーセンタイル：93.91(Physics, Applied)負イオンビーム光学を数値的に解析するため、統合2次元PICコードを開発している。このコードの特徴は、ソースプラズマから加速器までの全ての領域を含み計算することである。つまり、最初にプラズマメニスカスの形状を仮定することなく、負イオンの軌道を自己矛盾無く追跡することができる。今回、メニスカスの端部から引出された表面生成負イオンがビームハロの一因であることが分かった。これらの負イオンはメニスカスの曲率により過収束されるが、引出部の静電レンズでは修正されず、結果としてハロを形成する機構が示唆された。
奥田 晋*; 宮本 賢治*; 福山 俊茂*; 西岡 宗*; 畑山 明聖*; 深野 あづさ*; 花田 磨砂也; 小島 有志
AIP Conference Proceedings 1515, p.107 - 113, 2013/02
被引用回数：9 パーセンタイル：92.83(Physics, Applied)負イオン源中のプラズマ-ビーム境界であるメニスカスは、負イオンビーム光学に大きく影響することは明らかである。近年、メニスカスの形状によるビームハロが発生することが示唆されている。これは、曲率の大きい負イオン放出面によるものと考えられている。そこで、このプラズマメニスカスの形状とビームハロに対する負イオン生成率の関係をPICコードを用いて調べた。その結果、プラズマメニスカスは負イオンの量で形が決まるため、ビームハロ形成は表面生成された負イオンの量に強く依存することが分かった。
柴田 崇統; 寺崎 良*; 柏木 美恵子; 井上 多加志; 大楽 正幸; 谷口 正樹; 戸張 博之; 梅田 尚孝; 渡邊 和弘; 坂本 慶司; et al.
AIP Conference Proceedings 1515, p.177 - 186, 2013/02
被引用回数：9 パーセンタイル：92.83(Physics, Applied)JT-60SA用中性粒子入射装置では、大面積(0.9
0.45m
)引出し面上の負イオン生成が偏っており、引き出された負イオンが電極に衝突して失われることが問題となっている。これまでの研究で、フィラメント陰極から放出される高速電子が
ドリフトによって長手方向一方向へ移動すること、その電子温度の空間分布に負イオン一様性が強く関連することがわかっている。本研究では、電子温度の空間分布を一様にする負イオン源の磁場配位の改良を目的として、負イオン源内の電子温度分布を再現・予測するため、衝突素過程を考慮した3次元電子輸送解析コードを開発し、原子力機構の10アンペア負イオン源モデルで電子温度空間分布に偏りが発現する機構を調べた。その結果、解析結果はプローブ測定結果を良く再現できること、さらに高速電子が高いエネルギー(
=25-60eV)を保持したまま長手方向端部の壁付近まで到達してプラズマ粒子と頻繁に衝突し、電子温度の空間分布に偏りを生じる過程を明らかにした。
小栗 英知; 池上 清*; 大越 清紀; 小泉 勲; 滑川 裕矢*; 上野 彰; 高木 昭*; 山崎 宰春
AIP Conference Proceedings 1515, p.379 - 385, 2013/02
被引用回数：4 パーセンタイル：81.53(Physics, Applied)イオン源の震災被害は、加速器トンネルの地下水浸水による本体表面の結露、ガラス製ビューイングーポート破損による真空リーク及び振動による真空ポンプの故障等であったが、幸い大規模な復旧作業を要するほどには至らず、2011年10月中旬にはイオン源の試験運転を再開できた。イオン源のメンテナンス頻度を決定するのはフィラメント寿命であるが、17mAのビーム条件下で計3回の2か月連続運転を行い、いずれも運転期間途中でのフィラメント交換なしで運転を行うことができた。3回のうち1回は、3GeVシンクロトロンにてビーム出力400kWのデモ運転を行うために6日間の28mAビーム運転を実施したが、フィラメント寿命やビーム安定性に特に問題は発生しなかった。イオン源のメンテナンス所要時間の短縮を目指し、フィラメントのプレベーキング装置等を整備してきた。現在、メンテナンス開始から24時間後にビームを供給することを試行中であり、今までに2回実施したが特に問題なく時間内にビームを供給できることを確認した。また、ビーム強度安定化のためにアーク電流を一定に保つためのフィラメント電流
変調機能を用いた結果、アーク電流の変動を約
0.2%まで低減でき、イオン源オペレータの負担を大幅に軽減することができた。
柏木 美恵子; 谷口 正樹; 梅田 尚孝; 大楽 正幸; 戸張 博之; 山中 晴彦; 渡邊 和弘; 井上 多加志; DeEsch, H. P. L.*; Grisham, L. R.*; et al.
AIP Conference Proceedings 1515, p.227 - 236, 2013/02
被引用回数：12 パーセンタイル：95.30(Physics, Applied)ITER中性粒子入射装置(NBI)用の5段多孔多段(MAMuG)加速器では、1MeV, 40Aの重水素(D
)負イオンビームを1時間に渡り生成する。しかし、電子抑制用の磁場やビーム間に働く反発力でビームが大きく偏向して電極に衝突し、高い熱負荷を生じて運転を妨げることが問題となっていた。そこで3次元のビーム軌道解析を用いて、孔軸をずらしたり金属突起を付けることで、ビーム偏向と逆方向にビームを曲げる電界の歪みを形成してビーム偏向を補正する方法を検討した。磁場によるビーム偏向については、引出し部の直径17mmの孔をわずか0.6mm変位させて電界の歪みを形成することでビーム発散角を維持したまま補正できることを明らかにした。またビーム間の反発による偏向に対しては、引出部裏の多孔領域周辺に取り付けた金属板の厚みを3mmまで増やし、孔位置から徐々に遠ざけて30mmの位置に設置したとき、弱い電界の歪みで緩やかにビーム軌道を曲げて、発散角を維持したままビーム偏向を補正できることを示し、これらの結果をITERの設計に反映させた。
ion source上野 彰; 滑川 裕矢*; 山崎 宰春; 大越 清紀; 小泉 勲; 池上 清*; 高木 昭*; 小栗 英知
AIP Conference Proceedings 1515, p.409 - 416, 2013/00
被引用回数：7 パーセンタイル：90.14(Physics, Applied)J-PARCの第二ステージの要求性能を満たすため、米国SNS研究所で開発された内部アンテナを使用し、セシウムを添加した高周波駆動負水素イオン源を開発した。SNSイオン源同様、パルス高温2MHz-RFプラズマとCW低温30MHz-RFプラズマを生成するために、2つの整合網を使用している。各々は、2つの真空可変コンデンサーで構成されている。接地電位に設置した電源から60kWのパルス2MHz-RF電力を供給するために、FINEMETコアを使用した一ターン絶縁トランスが電源とイオン源の間に使用されている。46kW迄のパルス2MHz-RF電力のプラズマへの投入が成功し、反射電力もほぼ零にできた。
ion source for the J-PARC上野 彰; 滑川 裕矢*; 山崎 宰春; 大越 清紀; 小泉 勲; 池上 清*; 高木 昭*; 小栗 英知
AIP Conference Proceedings 1515, p.331 - 340, 2013/00
被引用回数：9 パーセンタイル：92.83(Physics, Applied)J-PARCの第二ステージの要求性能である水平・垂直両方向の規格化エミッタンス1.5
-mm-mrad内に60mAのビーム強度、フラットトップビームデューティファクター1.25%(500
s25Hz)と50日以上の寿命を達成するため、米国SNS研究所で開発された内部アンテナを使用し、セシウム(Cs)を添加した高周波駆動負水素イオン源を開発した。J-PARC高周波駆動イオン源は、76.2mAのビーム生成に成功したが、寿命が500時間程度と不十分だったタングステン(W)フィラメントを2本使用したCs添加J-PARCイオン源を改造して製作された。このイオン源で、77.5mAの負水素イオンビームをフラットトップビームデューティファクター2%(800s25Hz)を生成することに成功し、1.5-mm-mradエミッタンス内のビーム強度も水平方向68mA(87.7%)、垂直方向69mA(89.1%)と要求性能を満たした。水平垂直両方向の1.5-mm-mradエミッタンス内のビーム強度60mA以上で、100時間以上の連続運転にも成功した。
