Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) is developing cryopumps for ITER heating neutral beam injectors (NBIs). The system is characterized by high gas flows coming from different sources against which the cryopumps must maintain a pressure between 10−2 and 10−3 Pa in the beam line (BL) vessel. The design of 2001 had proposed a cylindrical vessel with a cylindrical cryopump inside with a maximized pumping area to cover the vacuum requirements. In this design the only access to all BL components was through the beam source vessel, making it necessary to dismantle the beam source for all maintenance issues on the BL. During the ongoing design investigations on the heating NBI, it was decided in 2006 to use a rectangular vessel for the BL with a top access to improve the maintenance. This necessitated a full redesign of the cryopumps. In the new geometry of the BL vessel the size of the cryopump is limited to a flat rectangular geometry of 8 m length, 2.75 m height and 0.5 m depth. To cover the vacuum requirements two cryopumps of this size must be included for each injector. Gas profile calculations using the detailed BL geometry have been used to detect the needed gas capture probability of the pumping surface to guarantee the beam pulse operation. In this paper we give an outline of the working scope done to come up with a cryopump design covering the needs of the ITER NBI. The design of the novel cryopump and the heat load calculations for the different operation scenarios will be discussed. It is shown that the cryopump for the ITER heating NBI covers all vacuum requirements and it is fully adapted to the ITER cryogenic supply.
Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) は、ITER加熱中性粒子ビーム入射装置（NBIs）用のクライオポンプを開発している。このシステムは、異なる供給源から来る高いガス流量を特徴とし、クライオポンプはビームライン（BL）容器内の圧力を10−2 から 10−3 Pa の間に維持しなければならない。2001年の設計では、真空要件を満たすために、排気面積を最大化した円筒形クライオポンプを内部に備えた円筒形容器が提案されていた。この設計では、全てのBL構成要素への唯一のアクセスはビーム源容器を通してであり、BL上の全ての保守作業のためにビーム源を分解することが必要であった。加熱NBIに関する進行中の設計調査の間に、保守性を改善するために、上部アクセスを備えた矩形容器をBLに使用することが2006年に決定された。これにより、クライオポンプの全面的な再設計が必要となった。新しいBL容器の形状では、クライオポンプのサイズは、長さ8 m、高さ2.75 m、奥行き0.5 mの平らな矩形形状に制限される。真空要件を満たすために、各入射装置にはこのサイズのクライオポンプを2台含めなければならない。ビームパルス運転を保証するために必要な排気面のガス捕捉確率を検出するために、詳細なBL形状を用いたガスプロファイル計算が使用されてきた。本論文では、ITER NBIのニーズを満たすクライオポンプ設計を考案するために実施された作業範囲の概要を示す。新しいクライオポンプの設計と、異なる運転シナリオに対する熱負荷計算について議論する。ITER加熱NBI用のクライオポンプが全ての真空要件を満たし、ITER極低温供給に完全に適合していることが示される。