It is widely recognized that neutral beam injection (NBI), i.e. the injection of high energy, high power, beams of H or D atoms, is a flexible and reliable system that has been the main heating system on a large variety of fusion devices, and NBI has been chosen as one of the three heating schemes of the International Tokomak Reactor (ITER). To date, all the NBI systems but two have been based on the neutralization (in a simple gas target) of positive hydrogen or deuterium ions accelerated to <100 keV/nucleon. Above that energy the neutralization of positive ions falls to unacceptably low values, and higher energy neutral beams have to be created by the neutralization of accelerated negative ions (in a simple gas target), as this remains high (≈60%) up to >1 MeV/nucleon. Unfortunately H- and D- are difficult to create, and the very characteristic that makes them attractive, the ease with which the electron is detached from the ion, means that it is difficult to create high concentrations or fluxes of them, and it is difficult to avoid substantial, collisional, losses in the extraction and acceleration processes. However, there has been impressive progress in negative ion sources and accelerators over the past decade, as demonstrated by the two pioneering, operational, multi-megawatt, negative ion based, NBI systems at LHD (180 keV, H0) and JT-60U (500 keV, D0), both in Japan. Nevertheless, the system proposed for ITER represents a substantial technological challenge as an increase is required in beam energy, to 1 MeV, D0, accelerated ion (D-) current, to 40 A, accelerated current density, 200 A m-2 of D-, and pulse length, to 1 h.At the Fourth IAEA Technical Meeting on Negative Ion Based Neutral Beam Injectors, hosted by the Consorzio RFX, Padova, Italy, 9–11 May 2005, the status of the R&D aimed at the realization of the injectors for ITER was presented. Because of the importance of this development to the success of the ITER project, participants at that meeting were asked if they were interested in rewriting and extending their contributions as a submission to Nuclear Fusion. Technology papers were accepted because of the very nature of the subject. The submissions underwent the regular double-referee peer-review process, and the accepted articles are grouped together in this special issue with a sequence given by the following subjects:Beam line and large source developmentSmall sources and source modellingSource diagnostics developmentITER N-NBI design and developmentI hope that this special issue will document in sufficient detail the present state of the art of negative ion based neutral beam injection systems.Message from the Editor, F.C. SchüllerNow that the construction of ITER has become a reality the consequence is that fusion research will gradually shift in its focus from plasma physics alone to more technological issues.The Editorial Board of Nuclear Fusion has recognized this trend and therefore wants to give more prominence in the journal to heating methods and related techniques. Therefore we are happy to bring negative ion based neutral beam injection to the foreground with this special issue. We have found a dedicated Guest Editor in the person of Ron Hemsworth.
中性ビーム入射（NBI）、すなわち高エネルギー・高パワーのHまたはD原子ビームの入射は、多種多様な核融合装置において主要な加熱システムとなってきた柔軟かつ信頼性の高いシステムであることが広く認識されており、NBIは国際熱核融合実験炉（ITER）の3つの加熱方式のうちの1つとして選定されている。これまでに、2つのNBIシステムを除くすべてのNBIシステムは、<100 keV/核子に加速された正水素イオンまたは正重水素イオンの（単純なガスターゲット中での）中性化に基づいている。そのエネルギーを超えると、正イオンの中性化効率は許容できないほど低い値に低下するため、より高エネルギーの中性ビームは、加速された負イオンの（単純なガスターゲット中での）中性化によって生成する必要がある。なぜなら、この中性化効率は>1 MeV/核子まで高い値（≈60%）を維持するからである。残念ながら、H⁻およびD⁻は生成が困難であり、それらを魅力的にする特性、すなわちイオンから電子が容易に剥離するという特性は、高濃度または高フラックスの生成を困難にし、引き出しおよび加速過程における大きな衝突損失を回避することも困難にする。しかしながら、過去10年間で負イオン源および加速器には目覚ましい進歩があり、そのことは、日本のLHD（180 keV、H⁰）およびJT-60U（500 keV、D⁰）における2つの先駆的で運転実績のある多メガワット級の負イオン方式NBIシステムによって実証されている。それにもかかわらず、ITER用に提案されているシステムは、ビームエネルギーを1 MeV（D⁰）へ、加速イオン（D⁻）電流を40 Aへ、加速電流密度を200 A m⁻²（D⁻）へ、そしてパルス長を1時間へと増加させることが必要とされるため、相当な技術的挑戦を表している。 2005年5月9日から11日にイタリア・パドヴァのConsorzio RFXが主催した第4回IAEA技術会合「負イオン方式中性ビーム入射装置」において、ITER用入射器の実現を目指した研究開発の現状が発表された。この開発のITER計画の成功に対する重要性のため、同会合の参加者に対し、自身の貢献を書き直し拡張して『Nuclear Fusion』に投稿する意向があるかどうかが問われた。この主題の性質上、技術論文が受理された。投稿は通常の2名の査読者による査読プロセスを経て、受理された論文は以下の主題によって与えられる順序で本特集号にまとめられている： ビームラインおよび大型源の開発 小型源および源のモデリング 源診断の開発 ITER N-NBIの設計および開発 本特集号が、負イオン方式中性ビーム入射システムの現在の技術水準を十分に詳細に記録するものとなることを願っている。 編集者からのメッセージ、F.C. Schüller 現在、ITERの建設が現実のものとなったことにより、核融合研究の焦点はプラズマ物理学のみから、より技術的な課題へと徐々に移行していくことになる。『Nuclear Fusion』の編集委員会はこの傾向を認識し、したがって本誌において加熱方法および関連技術により一層の重要性を与えたいと考えている。そこで我々は、本特集号によって負イオン方式中性ビーム入射を前面に打ち出すことを喜ばしく思う。我々は、Ron Hemsworthという人物において熱心なゲスト編集者を見出した。