Major issues of neutral beam (NB) injector power supplies are high-speed switching, regulation and transmission of dc ultra-high voltage (UHV) and suppression of surge energy input to the beam source at high voltage breakdown. A gate turn-off thyristor inverter type power supply where the control is performed on the low voltage ac side was designed for the ITER NB. Based on the remarkable progress of a high power IEGT (injection enhanced gate transistor), the design of the inverter has been modified to increase efficiency and compactness using such new elements. The power loss in the inverter is reduced to 0.5 MW from 1.6 MW by adopting the IEGT inverter system at the same frequency of 150 Hz. Further, power supply performance has been studied for higher frequency operation of the inverter at 300 Hz. It was confirmed that the voltage regulation was stable even when the filter capacitor was reduced to 1/5 of the original value by circuit simulation. For the transmission line of the dc UHV with intermediate voltages, a disc shape multi-conductor bushing with a transmission line test chamber has been developed. The dimensions of the bushing are 1.8 m (diameter) and 140 mm (thickness) at the edge. Electric fields at the conductor surface and insulator surface were designed to be lower than 5 kV mm−1 and 7 kV mm−1, respectively. An electric field at the bottom of the ground potential outer conductor was designed to be lower than 1.2 kV mm−1 to prevent particle levitation which triggers breakdown. The prototype transmission line has passed the lightning impulse test up to 1300 kV. A dc UHV up to 1175 kV was successfully sustained for 300 s. To prevent electric damage of the beam source at high voltage breakdown, core snubbers using Fe-based nanocrystalline soft magnetic materials have been adopted to dissipate the surge energy.
中性束注入（NB）装置用電源の主要な課題は、高速スイッチング、直流超高電圧（UHV）の調整と伝送、および高電圧破壊時におけるビーム源へのサージエネルギーの抑制である。ITERのNB装置用に、交流低圧側で制御を行うゲートターンオフサイリスタ（GTO）インバータ方式の電源が設計された。高電力IEGT（インジェクションエンハンストゲートトランジスタ）の顕著な進歩に基づき、このような新素子を用いてインバータの設計が改良され、効率とコンパクト性が向上した。IEGTインバータ方式を採用することにより、同じ周波数150 Hzで電源の電力損失は1.6 MWから0.5 MWに低減された。さらに、インバータの周波数を300 Hzに高めた場合の電源性能が検討された。回路シミュレーションにより、フィルタ容量を当初の1/5に低減しても電圧調整率が安定であることが確認された。中間電圧の直流超高圧伝送線路については、伝送線路試験チャンバを備えた円盤状多導体ブッシングが開発された。ブッシングの寸法は、直径1.8 m、端部の厚さ140 mmである。導体表面の電界は5 kV mm⁻¹以下、絶縁体表面の電界は7 kV mm⁻¹以下に設計された。接地電位の外部導体底部の電界は、破壊を誘発する粒子浮遊を防ぐため1.2 kV mm⁻¹以下に設計された。試作伝送線路は、雷インパルス試験を1300 kVまで合格した。直流超高電圧1175 kVを300秒間維持することに成功した。高電圧破壊時のビーム源の電気的損傷を防ぐため、Fe基ナノ結晶軟磁性材料を用いたコアスナバが採用され、サージエネルギーを吸収・消散している。