A negative-ion-based neutral beam injection (NBI) system, in which large caesium-seeded negative-ion sources are utilized, has operated reliably in the Large Helical Device (LHD) since it was operational in 1998. The injection power of the hydrogen beam has been increased up to 13.1 MW with three injectors. In one injector with modified ion sources utilizing a multi-slotted grounded grid, the injection power reached 5.7 MW with an energy of 184 keV, which exceeds the designed value of 180 keV and 5 MW. Individual control of the local arc-discharge with independently divided arc and filament power supplies is effective in improving beam uniformity in a large negative ion source. The injection duration has been extended to 120 s, during which the LHD plasma is sustained by the NBI alone with a reduced power of 0.2–0.3 MW using one ion source with a cooled plasma grid. These results demonstrate that the injection performance of the negative-ion-based NBI is comparable to that of the conventional positive-ion-based NBI. The progress of the negative-NBI in the LHD is reviewed in detail from the point of view of the improvement of the negative ion sources.
負イオン源を用いた中性粒子ビーム入射（NBI）システムは、大型ヘリカル装置（LHD）において1998年の運転開始以来、安定して動作している。水素ビームの入射パワーは、3基の入射装置により最大13.1 MWまで増大された。改良されたイオン源を備えた1基の入射装置では、多スロット接地グリッドを採用し、入射パワー5.7 MW、エネルギー184 keVを達成しており、これは設計値である180 keVおよび5 MWを上回る。独立して分割されたアーク電源およびフィラメント電源による局所アーク放電の個別制御は、大型負イオン源におけるビーム均一性の向上に有効である。入射持続時間は120秒まで延長され、その間、LHDプラズマは冷却されたプラズマグリッドを備えた1基のイオン源を用いて、低減されたパワー0.2〜0.3 MWのNBIのみによって維持された。これらの結果は、負イオン源ベースのNBIの入射性能が、従来の正イオン源ベースのNBIと同等であることを実証している。本論文では、負イオン源の改良の観点から、LHDにおける負イオン源ベースNBIの進展について詳細にレビューする。