Exploring deuterium beam operation and the behavior of the co-extracted electron current in a negative-ion-based neutral beam injector
Exploring deuterium beam operation and the behavior of the co-extracted electron current in a negative-ion-based neutral beam injector
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探索基于负离子的中性束注入器中的氘束操作和共提取电子流的行为
DOI：
10.1088/1741-4326/ab0fca
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
3.3
通讯作者：
Osakabe M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ikeda K.;Tsumori K.;Nakano H.;Kisaki M.;Nagaoka K.;Kamio S.;Fujiwara Y.;Haba Y.;Osakabe M.
报道了负离子基中性束注入器（N-NBI）在大螺旋装置（LHD）中氘束运行的成果。在LHD-NBIs的束流操作中，通过使用同一加速器改变操作气体产生氢(H)和氘(D)中性束流。在2017年首次氘操作中，在5.6 V高偏置电压下，两束源在平均电流密度为190 A m−2的情况下，最大加速氘负离子电流（）达到46.2 A，萃取电子与加速离子电流比（）提高到0.39。美国国家聚变科学研究所（NIFS）中性束流试验台的半尺寸研究负离子源证实了等离子体栅格（PG）表面附近电子密度的增加，这被认为是束流中共萃取电子增加的主要原因。在相同放电条件下，PG表面附近的氘负离子密度也大于氢负离子密度。在2018年的最新实验中，使用射束提取间隙长度，增加到55.4 A，平均电流密度为233a m−2，持续1.5 s。使用高放电功率可以保持0.31的低电压。下面将详细定义上面提到的各种参数。
The achievements of the deuterium beam operation of a negative-ion-based neutral beam injector (N-NBI) in the large helical device (LHD) are reported. In beam operation in LHD-NBIs, both hydrogen (H) and deuterium (D) neutral beams were generated by changing the operation gas using the same accelerator. The maximum accelerated deuterium negative-ion current () reaches 46.2 A from two beam sources with the averaged current density being 190 A m− 2 for 2 s, and the extracted electron to accelerated ion current ratio () increases to 0.39 using 5.6 V high bias voltage in the first deuterium operation in 2017. An increase of electron density in the vicinity of the plasma grid (PG) surface, which is considered the main reason for the increase of co-extracted electrons in a beam, is confirmed by the half-size research negative-ion source in the neutral beam test stand at the National Institute for Fusion Science (NIFS). The deuterium negative-ion density is also larger than the hydrogen negative-ion density in the vicinity of the PG surface using the same discharge conditions. In the latest experimental campaign in 2018, increases to 55.4 A with the averaged current density being 233 A m− 2 for 1.5 s using the shot extraction gap length. The low of 0.31 can be maintained by using high discharge power. The various parameters mentioned above are defined in detail below.
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