Negative hydrogen ion sources are major components of neutral beam injection systems for plasma heating in future large-scale fusion experiments such as ITER. In order to fulfill the requirements of the ITER neutral beam injection, a high-performance, large-area RF-driven ion source for negative ions is being developed at the MPI für Plasmaphysik. Negative hydrogen ions are mainly generated on a converter surface by impinging neutral particles and positive ions under the influence of magnetic fields and the plasma sheath potential. The 3D transport code TrajAn has been applied in order to obtain the total and spatially resolved extraction probabilities for H− and D− ions under identical plasma parameters and the realistic magnetic field topology of the ion source. A comparison of the isotopes shows a lower total extraction probability in the case of deuterium ions, caused by a different transport effect. The transport calculation shows that distortions of the spatial distributions of ion birth and extraction by the magnetic electron suppression field are present for both negative hydrogen and deuterium ions.
負水素イオン源は、ITERのような将来の大規模核融合実験におけるプラズマ加熱用中性粒子ビーム入射システムの主要構成要素である。ITER中性粒子ビーム入射の要件を満たすため、MPI für Plasmaphysikでは、大面積・高性能のRF駆動負水素イオン源が開発されている。負水素イオンは主に、磁場とプラズマシース電位の影響下で、変換表面上に中性粒子と正イオンが衝突することによって生成される。3次元輸送コードTrajAnは、同一のプラズマパラメータおよびイオン源の現実的な磁場トポロジーの下で、H⁻イオンとD⁻イオンの全体的かつ空間分解された引き出し確率を得るために適用されている。同位体の比較により、重水素イオンの場合、異なる輸送効果に起因して全体的な引き出し確率が低くなることが示されている。輸送計算により、磁場による電子抑制が、負水素イオンと重水素イオンの両方について、イオン生成位置と引き出し位置の空間分布の歪みを引き起こすことが示されている。