The 500 keV negative-ion based neutral beam injector for JT-60U started operations in 1996. The availability of the negative ion based neutral beam injection system has been improved gradually by modifying the ion source and optimizing its operation parameters. Recently, the extension of the pulse duration up to 30 s has been intended to study quasi-steady state plasma on JT-60U. The most serious issue is to reduce the heat load on the grids for long pulse operation. Two modifications have been proposed to reduce the heat load. One is to suppress the spread of beamlet-bundle which may be caused by beamlet–beamlet interaction in the multi-aperture grid due to the space charge force. Indeed, the investigation of the beam deflection, which was measured by the infrared camera on the target plate set 3.5 m away from the grid, indicates that the spread of beamlet-bundle is in proportion to the current density. Field-shaping plates were attached on the extraction grid to modify the local electric field. The plate thickness was optimized to steer the beamlet deflection. The other is to reduce the stripping loss, where the electron of the negative ion beam is stripped and accelerated in the accelerator and then collides with the grids. The ion source was modified to reduce the pressure in the accelerator column to suppress the beam-ion stripping loss. To date, long pulse injection of 19 s of 1.5–1.6 MW at a high energy beam of 360 keV, 9–10 A for D− has been obtained by one ion source with these modifications.
JT-60U用500keV負イオン源方式中性粒子入射装置は1996年に運転を開始した。負イオン源方式中性粒子入射システムの稼働率は、イオン源の改良と運転パラメータの最適化により徐々に向上してきた。最近では、JT-60Uにおける準定常プラズマの研究のため、パルス幅の30秒までの延長が計画されている。最も重要な課題は、長時間パルス運転におけるグリッドへの熱負荷を低減することである。この熱負荷を低減するために、2つの改良が提案されている。1つは、多孔グリッドにおけるビームレット間相互作用による空間電荷効果に起因すると考えられるビームレット束の広がりを抑制することである。実際、グリッドから3.5m離れた位置に設置されたターゲット板上の赤外線カメラにより測定されたビーム偏向の調査は、ビームレット束の広がりが電流密度に比例することを示している。局所電界を調整するために、引き出しグリッドに電界整形板が取り付けられた。板厚は、ビームレット偏向を操向するように最適化された。もう1つは、負イオンビームの電子が加速器中で剥離されて加速され、その後グリッドに衝突するストリッピング損失を低減することである。ビームイオンのストリッピング損失を抑制するため、加速器カラム内の圧力を低減するようにイオン源が改良された。現在までに、これらの改良により、1基のイオン源において、360keV、9〜10AのD⁻の高エネルギービームで1.5〜1.6MWの19秒間の長時間パルス入射が達成されている。