Neutral beam injection is the main heating system on a variety of fusion devices, and will be the main heating system of ITER. Especially during high-power operation in long pulse devices, it is important that transmission losses and power deposition in the beamline are well quantified. This paper presents the analytical beamlet code (ABC)3D. ABC3D is based on analytical Gaussian beamlets, and includes shadowing effects. The code is able to calculate emission spectra in the beamline, duct transmission losses, and neutral beam power loads on 3D components. Examples of its application are shown that highlight key results in beam emission spectroscopy, beamline design, and geometry verification in experiments. Limitations to the computational approach are discussed on the basis of a comparison with more advanced calculations.
中性粒子ビーム入射は、様々な核融合装置における主要な加熱システムであり、ITERの主要な加熱システムでもある。特に長パルス装置における高電力運転時には、ビームライン内での輸送損失とそれに伴う熱負荷を正確に定量化することが重要である。本論文では、解析的ガウスビームレットに基づくコードであるABC3Dを紹介する。ABC3Dは、解析的ガウスビームレットに基づいており、遮蔽効果を考慮している。このコードは、ビームライン内での発光スペクトル、ダクト透過損失、および3次元構造物への中性粒子ビーム熱負荷を計算することができる。ビーム発光分光法、ビームライン設計、および実験における幾何学的検証への応用例を示す。最後に、より高度な計算との比較に基づいて、本手法の限界について議論する。