Since the signature of the ITER treaty in 2006, a new research programme targeting the emergence of a new generation of neutral beam (NB) system for the future fusion reactor (DEMO Tokamak) has been underway between several laboratories in Europe. The specifications required to operate a NB system on DEMO are very demanding: the system has to provide plasma heating, current drive and plasma control at a very high level of power (up to 150 MW) and energy (1 or 2 MeV), including high performances in term of wall-plug efficiency (η > 60%), high availability and reliability. To this aim, a novel NB concept based on the photodetachment of the energetic negative ion beam is under study. The keystone of this new concept is the achievement of a photoneutralizer where a high power photon flux (~3 MW) generated within a Fabry–Perot cavity will overlap, cross and partially photodetach the intense negative ion beam accelerated at high energy (1 or 2 MeV). The aspect ratio of the beam-line (source, accelerator, etc) is specifically designed to maximize the overlap of the photon beam with the ion beam. It is shown that such a photoneutralized based NB system would have the capability to provide several tens of MW of D0 per beam line with a wall-plug efficiency higher than 60%. A feasibility study of the concept has been launched between different laboratories to address the different physics aspects, i.e. negative ion source, plasma modelling, ion accelerator simulation, photoneutralization and high voltage holding under vacuum. The paper describes the present status of the project and the main achievements of the developments in laboratories.
2006年のITER協定の署名以来、将来の核融合炉（DEMOトカマク）向けの新世代の中性粒子ビーム（NB）システムの出現を目指す新しい研究プログラムが、ヨーロッパのいくつかの研究所間で進行中である。DEMOでNBシステムを運用するために要求される仕様は非常に厳しいものである。システムは、非常に高いレベルの出力（最大150 MW）とエネルギー（1または2 MeV）でプラズマ加熱、電流駆動、プラズマ制御を提供しなければならず、さらに壁プラグ効率（η > 60%）の点での高性能、高い可用性と信頼性も含まれる。この目的のために、高エネルギー負イオンビームの光脱離に基づく新しいNB概念が研究されている。この新しい概念の要となるのは、ファブリ・ペロー共振器内で生成された高出力光子束（約3 MW）が、高エネルギー（1または2 MeV）で加速された強力な負イオンビームと重なり合い、交差し、部分的に光脱離させる光中性化装置の実現である。ビームライン（ソース、加速器など）のアスペクト比は、光子ビームとイオンビームの重なりを最大化するように特別に設計されている。このような光中性化に基づくNBシステムは、壁プラグ効率が60%を超え、1ビームライン当たり数十MWのD0を供給する能力を持つことが示されている。この概念の実現可能性調査が、異なる物理学の側面、すなわち負イオン源、プラズマモデリング、イオン加速器シミュレーション、光中性化、真空中での高電圧保持に対処するために、異なる研究所間で開始されている。本論文は、プロジェクトの現状と、研究所における開発の主な成果について述べている。