The neutral beam injection heating system of the future ITER fusion experiment will rely on the acceleration and neutralization of negative hydrogen ions. Cesium seeding into negative-ion sources is a prerequisite to obtain the required ion current at a maximum pressure of 0.3 Pa and a tolerable level of co-extracted electrons. Both the stability and the delivered current density of the ion source depend highly on the cesium conditions of the production surface during plasma and vacuum phases. The Monte Carlo code CsFlow3D was developed and applied to simulate the distribution and time dynamics of neutral and ionic cesium during long pulses of the IPP prototype radio frequency (RF)-driven ion source. These transient simulations show that the release of cesium accumulated within the ion source during the operation phase is the dominant mechanism to obtain cesium flux onto the production surface for negative ions (plasma grid). Studies of the spatial distribution of the deposits and the corresponding time dynamics and cesium flux profile are presented during long pulses. These show that the cesium flux onto the plasma grid has a high time variation which is a consequence of the transient release of reservoirs. While a high ionic flux is generated within the first seconds of the discharge, a broad neutral-dominated flux peak evolves during the total pulse interval.
ITER将来核融合実験装置の中性粒子ビーム入射加熱システムは、負水素イオンの加速と中性化に依存する。負イオン源へのセシウムシーディングは、最大圧力0.3 Paにおいて要求されるイオン電流と許容可能なレベルの共抽出電子を得るための前提条件である。イオン源の安定性と供給電流密度は、プラズマ相および真空相における生成表面のセシウム状態に強く依存する。モンテカルロコードCsFlow3Dを開発し、IPP原型RF駆動イオン源の長時間パルス中の中性セシウムおよびセシウムイオンの分布と時間発展のシミュレーションに適用した。これらの過渡シミュレーションは、運転相中にイオン源内に蓄積されたセシウムの放出が、負イオン生成表面（プラズマグリッド）へのセシウムフラックスを得るための支配的メカニズムであることを示している。長時間パルス中の堆積物の空間分布、対応する時間発展、およびセシウムフラックスプロファイルに関する研究を提示する。これらは、プラズマグリッドへのセシウムフラックスが高い時間変動を示すことを明らかにしており、これはリザーバーからの過渡的放出に起因する。高いイオンフラックスは放電開始後数秒以内に生成される一方、中性粒子が支配的な広範なフラックスピークはパルス全体の時間間隔にわたって発展する。