The Neutral Beam Test Facility (NBTF) in Padua, Italy, makes use of large ion sources based on the inductive coupling of radio-frequency (RF) waves with the plasma. Transport modelling provides tools to interpret and guide the experiments towards an efficient plasma heating and control. Although there exist comprehensive 2D fluid transport models assuming axial symmetry, some important features of these large ion sources are intrinsically three-dimensional. Here we present the first 3D numerical calculations, NBTF relevant, of a fluid transport model for the plasma electron density and temperature assuming ambipolar fluxes. The induced plasma current distribution driven by the RF current is evaluated with frequent updates of the absorbed power consistently with the evolving electron density and temperature distributions. Despite the simplicity of the transport model, it shows overall results in fair agreement with the present experimental knowledge. We present scans of the RF power fed to the driver at varying neutral gas pressure and temperature, and driving frequency. First results in presence of a traverse magnetic filter field, a clearly non-axisymmetric ingredient, indicate that previous 2D calculations considering the field either parallel or perpendicular to the calculation domain give acceptable limit cases. All these results set the basis for further studies aimed at helping in the operation and final design of the NBTF devices, which are the pilot plants for the ITER neutral-beam injection system.
イタリアのパドヴァにある中性粒子ビーム試験施設（NBTF）は、プラズマとの高周波（RF）波の誘導結合に基づく大型イオン源を利用している。輸送モデリングは、効率的なプラズマ加熱と制御に向けて実験を解釈し導くためのツールを提供する。軸対称を仮定した包括的な2次元流体輸送モデルは存在するが、これらの大型イオン源のいくつかの重要な特徴は本質的に3次元である。ここでは、両極性フラックスを仮定したプラズマ電子密度と温度の流体輸送モデルについて、NBTFに関連する初の3次元数値計算を提示する。RF電流によって駆動される誘導プラズマ電流分布は、進化する電子密度および温度分布と整合的に吸収電力を頻繁に更新しながら評価される。輸送モデルの単純さにもかかわらず、それは現在の実験的知見と概ね良好な一致を示す。我々は、中性ガス圧力と温度、および駆動周波数を変化させたときのドライバーに供給されるRF電力のスキャンを提示する。横方向磁気フィルター場（明らかに非軸対称の要素）の存在下での最初の結果は、場を計算領域に対して平行または垂直のいずれかと見なした従来の2次元計算が許容可能な極限ケースを与えることを示している。これらの結果はすべて、ITER中性粒子ビーム入射システムのパイロットプラントであるNBTF装置の運転と最終設計に役立つことを目的としたさらなる研究の基礎を築くものである。