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On the electron extraction in a large RF-driven negative hydrogen ion source for the ITER NBI system

P Franzen, D Wünderlich, U Fantz, the NNBI Team2014年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The test facility ELISE, equipped with a large RF-driven ion source (1 × 0.9 m2) of half the size of the ion source for the ITER neutral beam injection (NBI) system, has been constructed over the last three years at the Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP), Garching, and is now operational. The first measurements of the dependence of the co-extracted electron currents on various operational parameters have been performed. ELISE has the unique feature that the electron currents can be measured individually on both extraction grid segments, leading to vertical spatial resolution. Although performed in volume operation, where the negative hydrogen ions are created in the plasma volume solely, the results are very encouraging for operation with caesium, this being necessary in order to achieve the relevant negative ion currents for the ITER NBI injectors. The amount of co-extracted electrons could be suppressed sufficiently with moderate magnetic filter fields and by plasma grid bias. Furthermore, the electron extraction is more or less decoupled from the main plasma, as the observed vertical asymmetry of electron extraction is not correlated at all with the plasma asymmetry, which is anyway rather small. Both effects are superior to the experience from the small IPP prototype source; the reason for these encouraging results is most probably the larger size of the source as well as the new geometry of the source having unbiased areas in its centre. The reasons, however, for the observed asymmetry of the extracted electron currents and their dependencies on various operational parameters are not well understood.

日本語訳

試験施設ELISEは、ITER中性粒子入射(NBI)システム用イオン源の半分の大きさである大型RF駆動イオン源(1×0.9 m²)を備え、過去3年間にわたりガルヒングのマックス・プランクプラズマ物理学研究所(IPP)で建設され、現在稼働中である。同時引き出し電子電流の各種運転パラメータへの依存性に関する最初の測定が実施された。ELISEは、両方の引き出し電極セグメントにおいて電子電流を個別に測定できるという独自の特徴を有し、これにより垂直方向の空間分解能が得られる。体積生成運転で実施されたものの、負水素イオンがプラズマ体積内でのみ生成される条件下での結果は、ITER NBI入射器に必要な負イオン電流を達成するために必須であるセシウムを用いた運転にとって極めて有望である。同時引き出し電子の量は、適度な磁気フィルター磁場とプラズマ電極バイアスによって十分に抑制できた。さらに、電子引き出しは主プラズマからほぼ分離されており、観測された電子引き出しの垂直方向非対称性は、プラズマの非対称性とは全く相関していない。なお、プラズマの非対称性自体はかなり小さい。これらの結果は、いずれも小型のIPP原型イオン源での経験よりも優れている。この有望な結果の理由は、おそらくイオン源の大型化と、その中心部にバイアスされていない領域を持つ新しい幾何学的形状にあると考えられる。しかしながら、引き出された電子電流の非対称性と、その各種運転パラメータへの依存性の理由は、まだ十分に理解されていない。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERNeutral beam injectionIon sourceITER neutral beamNegative hydrogen
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