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R&D progress of the high power negative ion accelerator for the ITER NB system at JAEA

M. Kashiwagi, M. Taniguchi, M. Dairaku, H.P.L. de Esch, L.R. Grisham, L. Svensson, H. Tobari, N. Umeda, K. Watanabe, K. Sakamoto2009年被引用 23Nuclear FusionIF 3出版社

At JAEA, as the Japan Domestic Agency (JADA) for ITER, a MAMuG (multi-aperture multi-grid) accelerator has been developed to perform the required R&D for the ITER neutral beam (NB) system. As a result of countermeasures to handle excess heat load to the ion source by backstreaming positive ions, H− ion beam current was increased to 0.32 A (the ion current density of 140 A m−2) at a beam energy of 796 keV. This high power beam acceleration simulated the ITER operation condition maintaining the perveance (H− ion current density/beam energy3/2) of the ITER accelerator. After the high power beam operation, the pulse length was successfully extended from 0.2 to 5 s at 550 keV, which yielded a 131 mA H− ion beam as an initial test of the long pulse operation. A test of a single-aperture single-gap (SINGAP) accelerator was performed at JAEA under an ITER R&D task agreement. The objective of this test was to compare two different accelerator concepts (SINGAP and MAMuG) at the same test facility. As a result, the MAMuG accelerator was defined as the baseline design for ITER, due to advantages in its better voltage holding and less electron acceleration. In three-dimensional beam trajectory analyses, the aperture offset at the bottom of the extractor was found to be effective for compensation of beamlet deflection due to their own space charge. It has been analytically demonstrated that these compensated beamlets can be focused at a focal point by adopting the aperture offset at the final grid of the accelerator.

日本語訳

JAEAでは、ITER中性粒子ビーム(NB)システムに必要なR&Dを実施するため、日本国内機関(JADA)としてMAMuG(多孔・多段グリッド)加速器を開発してきた。逆流正イオンによるイオン源への過剰な熱負荷への対策の結果、H⁻イオンビーム電流は、ビームエネルギー796 keVにおいて0.32 A(イオン電流密度140 A m⁻²)まで増加した。この高パワービーム加速は、ITER加速器のパービアンス(H⁻イオン電流密度/ビームエネルギー³/²)を維持したITER運転条件を模擬したものである。高パワービーム運転後、パルス長は550 keVにおいて0.2秒から5秒への延長に成功し、これにより長パルス運転の初期試験として131 mAのH⁻イオンビームが得られた。単孔・単段グリッド(SINGAP)加速器の試験は、ITER研究開発契約に基づきJAEAで実施された。この試験の目的は、同一試験設備において2つの異なる加速器概念(SINGAPとMAMuG)を比較することであった。その結果、MAMuG加速器は、優れた耐電圧特性と少ない電子加速の利点により、ITERのベースライン設計として選定された。3次元ビーム軌道解析において、エクストラクタ底部のアパーチャオフセットが、ビームレットの自己電荷による偏向の補償に有効であることが見出された。解析により、これらの補償されたビームレットは、加速器最終グリッドのアパーチャオフセットを採用することで、焦点に集束可能であることが実証された。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERNeutral beamNegative ion
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