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Progress of the development of the IPP RF negative ion source for the ITER neutral beam system

P. Franzen, H.D. Falter, U. Fantz, W. Kraus, M. Berger, S. Christ-Koch, M. Fröschle, R. Gutser, B. Heinemann, S. Hilbert2007年被引用 113Nuclear FusionIF 3出版社

IPP Garching has successfully developed a RF-driven negative ion source for the ITER neutral beam injection system. The RF source is now an interesting alternative to the reference design with filamented sources due to its in principle maintenance-free operation. Current densities of 330 A m−2 and 230 A m−2 have been achieved for hydrogen and deuterium, respectively, at a pressure of 0.3 Pa and an electron/ion ratio of 1 for a small extraction area (7.0 × 10−3 m2) and short pulses (<4 s). Reliable deuterium operation with more than 150 pulses in the required parameter range was obtained by an improved caesium operation utilizing a control of all source temperatures (grid as well as source body) and monitoring the amount of caesium in the source. The development now concentrates on extending the pulse length to up to 1 h and extending the size of the source. The long pulse test bed went into operation last year; pulses of up to some 100 s with more or less stable conditions in terms of extracted currents and Cs dynamics have been achieved with current densities in the range of 150–200 A m−2 in hydrogen operation. The pulse length, however, is still limited by non-sufficient cooling of some parts of the source and the RF circuit. The commissioning of the so-called half-size source test facility started recently with the first plasma pulses; this large RF source with the width and half the height of the ITER NNBI source is dedicated to demonstrate the homogeneity of a large RF plasma—extraction is foreseen in a later phase—and the tests of an ITER-relevant RF circuit.

日本語訳

IPPガルヒングは、ITER中性粒子ビーム入射システム用のRF駆動負イオン源の開発に成功した。RF源は、原理的にメンテナンスフリーで動作するため、フィラメント式源を用いた参照設計に代わる有力な選択肢となっている。水素では330 A m⁻²、重水素では230 A m⁻²の電流密度が、圧力0.3 Pa、電子/イオン比1の条件下で、小さな引き出し面積(7.0 × 10⁻³ m²)および短パルス(<4秒)において達成されている。要求されるパラメータ範囲での重水素の信頼性の高い運転は、セシウム投入の改善(グリッドおよび源本体の全温度制御と、源内のセシウム量のモニタリング)により達成された。現在の開発は、パルス長を最大1時間まで延長し、源のサイズを拡大することに焦点を当てている。長時間パルス試験装置は昨年稼働を開始し、水素運転において150〜200 A m⁻²の範囲の電流密度で、引き出し電流とCsダイナミクスの観点からほぼ安定した状態で、最大約100秒のパルスが達成されている。しかし、パルス長は依然として源の一部とRF回路の冷却不足によって制限されている。いわゆるハーフサイズ源試験施設のコミッショニングが最近開始され、最初のプラズマパルスが生成された。この大型RF源はITER NNBI源の幅と同じで高さが半分であり、大型RFプラズマの均一性の実証(引き出しは後の段階で予定)と、ITER適合RF回路の試験を目的としている。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERNeutral beamIon sourceNegative ionNegative ion sourceITER neutral beam
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