Heating and current drive in the next generation tokamak ITER requires the use of large and powerful neutral beams, generated by a precursor ion beam from an ion source around 1 m × 2 m in cross-section. To avoid energy losses and component damage, strict requirements are placed on the divergence and uniformity of this ion beam, which is comprised of many individual beamlets. Understanding, controlling, and predicting the behaviour of these large ion beams requires knowledge of these individual beamlets and their interactions with one another. This is hindered by available experimental diagnostics on these large beams typically only having access to volume averaged information. A forward simulation of beam diagnostics would allow the connection of experimental results with otherwise unobtainable individual beamlet properties. The particle tracking and ray tracing code Bavarian Beam Code for Negative Ions was developed for this reason, and takes into account the interaction of individual component beamlets with whole-beam diagnostics to produce synthetic data that can be compared with experimental results. In this work a significantly reworked and upgraded version of the code is presented and example results are given and analysed for the ITER relevant test facility BATMAN Upgrade. It is shown how the simulation can recreate experimental results, and that one must consider the whole beam in order to do so. The impact of beamlet mixing on beam emission spectroscopy results is shown, as is the importance of long range magnetic fields on the beam transport. The capabilities and limitations of the code are discussed with a view toward application to ITER size ion sources.
次世代トカマクITERにおける加熱と電流駆動には、断面が約1m×2mのイオン源からの前駆イオンビームによって生成される、大型で強力な中性粒子ビームの使用が必要である。エネルギー損失と部品損傷を避けるために、このイオンビームの発散と均一性には厳しい要件が課される。このビームは多数の個別ビームレットから構成される。これらの大型イオンビームの挙動を理解し、制御し、予測するには、個々のビームレットとそれらの相互相互作用に関する知識が必要である。これは、これらの大型ビームに関する利用可能な実験的診断が通常、体積平均情報のみにアクセスできることによって妨げられる。ビーム診断の順方向シミュレーションは、実験結果と、そうでなければ得られない個々のビームレット特性とを結び付けることを可能にする。この理由から、粒子追跡・光線追跡コードであるババリアンビームコード（負イオン用）が開発された。このコードは、個々の構成ビームレットと全体ビーム診断との相互作用を考慮し、実験結果と比較できる合成データを生成する。本作業では、大幅に改良・アップグレードされたコードのバージョンが提示され、ITER関連試験施設BATMANに対する例示結果が与えられ、分析される。シミュレーションがどのように実験結果を再現できるかが示され、そのためには全体ビームを考慮しなければならないことが示される。ビームレット混合がビーム発光分光結果に与える影響が示され、同様にビーム輸送に対する長距離磁場の重要性も示される。コードの能力と限界が、ITER規模のイオン源への応用を見据えて議論される。