For the ITER experimental fusion reactor up to 3 heating neutral beams (HNBs) are foreseen. Each HNB will generate 1280 individual beamlets of H-/D- ions which will be accelerated up to 870 keV 1 MeV−1, neutralized and focused into the tokamak plasma, to provide up to 16.5 MW of heating power. To this purpose, divergence and aiming of each beamlet are required to be ⩽7 mrad and within ±2 mrad, respectively. An accurate compensation is thus essential, both for the magnetic deflection induced by the magnets embedded in the extraction grid (EG) (necessary to immediately deflect the co-accelerated electrons) and for the Coulomb repulsion among the beamlets. The Asymmetric Deflection Compensation Magnets, the solution developed for the full-scale ITER HNB prototype called MITICA, was recently tested, for the first time on a MeV class beam, at the MegaVolt Test Facility (MTF) at QST (Naka, Japan). In these experiments, a MITICA-like EG was built and installed on MTF. In this work, the beam pattern measured on a calorimeter made of unidirectional carbon fibre composite is compared with the predictions from simulations by the numerical code IBSimu, in order to develop methodologies and identify limitations for its application for MITICA exploitation and improvements. The model accuracy varied with experimental conditions; in all the cases, however, the proposed methodology proved very valuable in providing trends and dependencies.
ITER実験核融合炉では、最大3基の加熱中性粒子ビーム(HNB)が計画されている。各HNBはH-/D-イオンの1280本の個別ビームレットを生成し、それらは870 keV 1 MeV−1まで加速され、中和され、トカマクプラズマへ集束され、最大16.5 MWの加熱電力を供給する。この目的のために、各ビームレットの発散角と照準は、それぞれ7 mradおよび±2 mrad以内であることが要求される。したがって、引き出し電極(EG)に埋め込まれた磁石によって誘起される磁気偏向（同時加速された電子を直ちに偏向させるために必要）と、ビームレット間のクーロン反発の両方に対して、正確な補償が不可欠である。非対称偏向補償磁石は、MITICAと呼ばれる実規模のITER HNBプロトタイプのために開発された解決策であり、最近、QST（日本、那珂）のメガボルト試験施設(MTF)において、MeV級ビームで初めて試験された。これらの実験では、MITICA類似のEGが製作され、MTFに設置された。本研究では、一方向炭素繊維複合材料で作られたカロリーメタ上で測定したビームパターンを、数値コードIBSimuによるシミュレーションの予測と比較し、MITICAの活用と改良への適用のための方法論を開発し、限界を特定する。モデルの精度は実験条件によって変化したが、ただし全ての場合において、提案された方法論は傾向と依存関係を提供する上で非常に有効であることが証明された。