A low beamlet divergence is crucial for the efficiency of the ITER-NBI systems, since it affects the transmission of the beam through the duct. There is a requirement of 7 mrad e-folding divergence for the ITER Heating Neutral Beam. Significantly higher divergences (10–15 mrad) have been observed in RF-source based experiments albeit at low beam energy. This could be the consequence of a broad perpendicular velocity distribution of the H−/D− particles before extraction. This paper explores this hypothesis and its implications for ITER. To estimate H−/D− perpendicular temperatures in the RF-driven BATMAN Upgrade test facility, spatially resolved measurements of the beam power density are compared with IBSimu calculations. The estimated perpendicular temperatures show a strong dependence on the source filling pressure, decreasing from approximately 4 eV at 0.3 Pa to 2 eV at 0.4 Pa. Ion-optics calculations of the ITER-HNB grid system are performed to evaluate whether the temperatures estimated in the BATMAN Upgrade test facility are tolerable in view of beam-grid interaction and beamline transmission. The beamline transmission is fairly insensitive to the perpendicular temperature, but the heat loads at the downstream grids increase with the perpendicular temperature.
低いビームレット発散は、ダクトを通るビームの透過に影響を与えるため、ITER-NBIシステムの効率にとって極めて重要である。ITER加熱中性ビームには、7 mradのe-folding発散という要件がある。有意に高い発散(10~15 mrad)が、低ビームエネルギーではあるが、RF源を用いた実験で観測されている。これは、引き出し前のH−/D−粒子の広い垂直速度分布の結果である可能性がある。本論文は、この仮説とそのITERへの影響を考察する。RF駆動のBATMAN Upgrade試験施設におけるH−/D−の垂直温度を推定するため、ビーム出力密度の空間分解測定をIBSimu計算と比較する。推定された垂直温度は、ソース充填圧力に強く依存し、0.3 Paで約4 eVから0.4 Paで2 eVへと減少する。ITER-HNBグリッドシステムのイオン光学計算を実施し、BATMAN Upgrade試験施設で推定された温度が、ビーム・グリッド相互作用およびビームライン透過の観点から許容可能かどうかを評価する。ビームライン透過は垂直温度に対してほぼ鈍感であるが、下流グリッドでの熱負荷は垂直温度とともに増加する。