The development of negative ion (NI) sources for ITER is strongly accompanied by modelling activities. The ONIX code addresses the physics of formation and extraction of negative hydrogen ions at caesiated sources as well as the amount of co-extracted electrons. In order to be closer to the experimental conditions the code has been improved. It includes now the bias potential applied to first grid (plasma grid) of the extraction system, and the presence of Cs+ ions in the plasma. The simulation results show that such aspects play an important role for the formation of an ion–ion plasma in the boundary region by reducing the depth of the negative potential well in vicinity to the plasma grid that limits the extraction of the NIs produced at the Cs covered plasma grid surface. The influence of the initial temperature of the surface produced NI and its emission rate on the NI density in the bulk plasma that in turn affects the beam formation region was analysed. The formation of the plasma meniscus, the boundary between the plasma and the beam, was investigated for the extraction potentials of 5 and 10 kV. At the smaller extraction potential the meniscus moves closer to the plasma grid but as in the case of 10 kV the deepest meniscus bend point is still outside of the aperture. Finally, a plasma containing the same amount of NI and electrons , representing good source conditioning, was simulated. It is shown that at such conditions the extracted NI current can reach values of ∼32 mA cm−2 using ITER-relevant extraction potential of 10 kV and ∼19 mA cm−2 at 5 kV. These results are in good agreement with experimental measurements performed at the small scale ITER prototype source at the test facility BATMAN.
ITER用負イオン源の開発には、モデリング活動が密接に伴っている。ONIXコードは、セシウム添加源における負水素イオンの生成と引き出しの物理、および同時に引き出される電子の量を扱う。実験により近づけるため、コードは改良されてきた。現在では、引き出しシステムの第一グリッド（プラズマグリッド）に印加されるバイアス電位と、プラズマ中のCs+イオンの存在が含まれている。シミュレーション結果は、これらの側面が、Cs被覆プラズマグリッド表面で生成された負イオンの引き出しを制限する、グリッド近傍の負電位井戸の深さを減少させることにより、境界領域におけるイオン-イオンプラズマの形成に重要な役割を果たすことを示している。表面生成負イオンの初期温度とその放出率が、ビーム形成領域に影響を与えるバルクプラズマ中の負イオン密度に及ぼす影響が分析された。プラズマとビームの境界であるプラズマメニスカスの形成が、5kVおよび10kVの引き出し電圧について調査された。より小さい引き出し電圧では、メニスカスはプラズマグリッドに近づくが、10kVの場合と同様に、メニスカスの最も深い湾曲点は依然として開口部の外側にある。最後に、良好なソースコンディショニングを表す、同量の負イオンと電子を含むプラズマがシミュレーションされた。このような条件下では、ITER関連の10kVの引き出し電圧で約32mA cm⁻²、5kVで約19mA cm⁻²の引き出し負イオン電流が達成可能であることが示された。これらの結果は、試験施設BATMANにおける小型ITER原型源での実験測定とよく一致している。