As an essential part of the neutral beam injection system for the magnetic confinement fusion devices, radio-frequency (RF) ion source is responsible for generating negative hydrogen ions. The addition of argon and xenon is an alternative approach to enhance the volume generation of negative hydrogen ions. A 3D fluid model of RF negative hydrogen ion source is developed to investigate the effects of adding argon and xenon gases on the spatial distributions of electron density, electron temperature and negative hydrogen ion density. The 3D fluid model is validated by comparing the numerical results with experimental results in pure hydrogen discharge. With the addition of argon and xenon, the electron density increases and the electron temperature reduces due to their low ionization threshold energy and large electron impact ionization cross section. Additionally, the results show that the largest enhancement of negative hydrogen ion density at the bottom of expansion chamber is achieved under the xenon admixture fraction of 20% and gas pressure of 0.3 Pa, exhibiting an increase of 1.6 times compared to pure hydrogen discharge. The model can be applied for the optimization of RF negative hydrogen ion source.
磁気閉じ込め核融合装置における中性粒子ビーム入射システムの必須構成要素として、高周波（RF）イオン源は負水素イオンの生成を担っている。アルゴンとキセノンの添加は、負水素イオンの体積生成を増強する代替手法である。RFイオン源の3次元流体モデルを構築し、アルゴンおよびキセノンガスの添加が電子密度、電子温度、負水素イオン密度の空間分布に及ぼす影響を調査した。この3次元流体モデルは、純水素放電における数値結果と実験結果の比較により検証された。アルゴンとキセノンの添加により、それらの低い電離閾値エネルギーと大きな電子衝突電離断面積に起因して、電子密度は増加し、電子温度は低下する。さらに、膨張チャンバー底部における負水素イオン密度の最大の増強は、キセノン混合比20%、ガス圧0.3 Paの条件下で達成され、純水素放電と比較して1.6倍の増加を示した。本モデルは、RFイオン源の最適化に適用することができる。