This paper presents the results of measurements of space-charge effects on the efficiency of a direct converter. The device consists of a 22-stage, electrostatic periodic-focusing, direct energy converter, a magnetic expander, and a hydrogen plasma source. At low beam density, the measured average efficiency is 86.5 ± 1.5% as compared with the predicted one of 88.6 ± 1.5%. At higher beam density, the measured efficiency decreases with increasing space charge in agreement with predictions. The effect of space charge is increased if the ion energy is decreased or if the energy distribution is made narrower. Design criteria for scaling the recovery system for a reactor show that this direct converter is probably economical only if the mean ion energy is greater than 500 keV. – In addition to presenting the space-charge measurements, this paper is intended to serve as a final summary of the authors' work on this type of direct converter.
本論文は、直接変換器の効率に対する空間電荷効果の測定結果を示す。この装置は、22段の静電周期的集束型直接エネルギー変換器、磁気エキスパンダー、および水素プラズマ源から構成される。低ビーム密度では、測定された平均効率は86.5 ± 1.5%であり、予測値88.6 ± 1.5%と比較される。より高いビーム密度では、測定効率は予測と一致して空間電荷の増加とともに低下する。空間電荷の影響は、イオンエネルギーが低下するか、エネルギー分布が狭くなると増大する。原子炉用の回収システムをスケーリングするための設計基準は、この直接変換器がおそらく平均イオンエネルギーが500 keVを超える場合にのみ経済的であることを示している。– 空間電荷測定の提示に加えて、本論文は、このタイプの直接変換器に関する著者らの研究の最終的な要約としての役割を意図している。