Basic research and development of high-current Cs-free negative ion source for DEMO reactor using high-density sheet plasma

高密度片状等离子体DEMO反应器大电流无铯负离子源的基础研究与开发

• 批准号: 22H01208
• 负责人: 利根川 昭
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01208/
• 关键词: 核融合; 負イオン源; 非セシウム型; シートプラズマ; 大電流; 非セシウム型負イオン源; 核融合プラズマ; 中性粒子ビーム加熱; 大電流負イオンビーム; 随伴電子電流; 連続運転

本研究の目的は、高密度シートプラズマを用いて、①国際熱核融合装置（ITER）用セシウム型負イオン源と同等の負イオンビーム電流密度、②引き出し電流の大電流化、③連続運転、長寿命・メンテナンスの容易な原型炉用非セシウム型プロトタイプ負イオン源（TPDsheet-NIS）の基盤技術を開発することである。先行研究として、本研究室で独自に開発した高密度シートプラズマを用いた非セシウム型負イオン源（TPDsheet-U）で、水素原子負イオンビーム引き出し実験を行った結果、ガス圧力0.3Pa、引出し電圧10ｋVで負イオンビーム電流密度８mA/cm2、随伴電子電流と負イオン電流比0.5～2.0程度が得られている。本研究では、この成果を更に発展させ、研究目的を達成する。具体的には、（イ）プラズマ周辺部に電子エミッターを設置し、（ロ）軟磁性体を用いた磁気フィルターによる随伴電子電流を低減させ、（ハ）幅６cmの第２陽極を用いて、プラズマ周辺の電子密度を独立に制御することにより、負イオンビームの電流値を増加させ、かつ随伴電子電流を低減させる手法を開発する。本研究の最終的な目標は、①負イオンビームの高電流密度化（ITER用実機と同程度、目標値：20mA/cm2（水素））②引き出し電流の大電流化（目標値：2.0A（水素））③連続１時間運転（目標値：1時間）である。上記の研究成果から、原型炉級の負イオン源として、大面積化・大電流化・連続運転のスケーリングとメンテナンスレス化への可能性を明らかにする。

In this study, the purpose of this study is to measure the current density of high-density nuclear fusion equipment (ITER), the same energy source of the international nuclear fusion device (ITER), the same current density, the output current, the high current density, the current density, The prototype furnace is easy to operate with a long life cycle. The basic technology (TPDsheet-NIS) is based on the non-thermal fatigue test equipment source (TPDsheet-NIS). In the first place, the laboratory is responsible for the study of the high-density microwave generator (TPDsheet-U), the water atom emission model (TPDsheet-U), the water atomic emission spectrum (WAFS), the experimental results, the thermal force (0.3Pa), the electrical current density (8mA/cm2), and the electrical current density (CDC). With the electric current, the current ratio of 0.5 to 2.0 is very low. In this study, the results of this study have been expanded, and the purpose of the study has been improved. The specific equipment, equipment, The electric current is accompanied by low-voltage and low-voltage operation. One of the most popular targets in this study, one of the most popular targets for high current density (ITER aircrafts, target: 20mA/cm2 (water)) 2 leads to large current streaming (target: 2.0A (water)) 3 linked to one time (target: 1 time). The results of the research, the prototype furnace level, the source of the prototype furnace, and the possibility of the development of the research results, the source of the research results, the source of the prototype furnace, the source of the prototype, and the possibility of improvement.