大型高周波水素負イオン源の開発

大型高频氢负离子源的研制

• 批准号: 06780426
• 负责人: 竹入 康彦
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06780426/
• 关键词: 水素負イオン源; 高周波放電; 中性粒子入射加熱装置; 誘導結合型アンテナ; 磁気フィルター; アンテナ絶縁保護; セシウム添加

本研究は、中性粒子入射加熱(NBI)装置用長寿命大型負イオン源に、高周波放電が適用できることを実証するのが主な目的である。研究によって得られた成果を以下に示す。1.プラズマ中に挿入された誘導型高周波アンテナの最適化を行った結果、1.5×10^<12>cm^<-3>以上の高密度プラズマを効率よく生成することができた。また、負イオン生成に必要なフイルター磁場を強化することにより、高周波プラズマにおける負イオン生成の最適化を行うことができ、単孔から5.5mA(電流密度4.1mA/cm^2)の負イオン電流を得ることができた。これにより、大型高周波水素負イオン源の原理実証を行うことができた。2.アンテナの絶縁保護方式を確立するため、絶縁管及び各種コーティング技術を適用した。その結果、石英ガラス管保護方式により30kWの高周波電力を1秒以上プラズマへ入力させることができ、長時間連続運転への展望が開けた。3.微量のセシウムを高周波放電中に導入することにより、従来のフィラメント・アーク放電方式と同様に、負イオン電流を増加させることができた。以上の結果により、大型高周波負イオン源が長時間運転用NBI装置に適用可能であることが示された。今後はセシウム導入の最適化を図りつつ、多孔ビーム引出し、高エネルギー加速、長時間連続運転等の実用化へ向けた研究を展開する予定である。

This study aims to prove the applicability of long-life large-scale negative wave source and high-frequency ion source for neutral particle incidence heating (NBI) devices. The results of the study are shown below. 1. The optimization results of induction type high frequency wave and high density wave above 1.5×10^<12>cm <-3>are obtained. Negative current generation is necessary to enhance the magnetic field. High frequency wave generation is optimized for negative current generation. Single hole current density is 5.5mA(current density 4.1mA/cm^2). The principle of large high-frequency water element negative source is proved to be correct. 2. The insulation protection method is established, and the insulation tube and various insulation technologies are applicable. As a result, the quartz tube protection mode is more than 30kW of high frequency power, more than 1 second of power input, and the prospect of long-term continuous operation is open. 3. A small amount of water is added to the high frequency current. The above results indicate that NBI devices for long-term operation may be suitable for large-scale high-frequency sources. In the future, the optimization of the system introduction, multi-hole system introduction, high-speed network acceleration, long-term continuous operation, etc. will be studied in the future.

项目成果

Y.Takeiri: "Development of a high-efficient negative ion source for NBI system in harge Helical Device" Proceedings of the 18th Symposium on Fusion Technology. (to be published in 1995).

Y.Takeiri：“大螺旋装置中NBI系统高效负离子源的开发”第18届聚变技术研讨会论文集。

Y.Takeiri: "Negative Ion Extraction from harge RF Negative Ion Source" Proceedings of the European Workshop on the Production and Application of Light Negative Ions. 105-110 (1994)

Y.Takeiri：“从大射频负离子源提取负离子”欧洲轻负离子生产和应用研讨会论文集。

高梨寿彦: "大型RF水素負イオン源の高効率化" (社)プラズマ・核融合学会 第11回秋季講演会予稿集. 87-87 (1994)

Toshihiko Takanashi：“提高大规模射频氢负离子源的效率”日本等离子体与聚变科学学会第 11 届秋季会议论文集 87-87 (1994)。

Y.Takeiri: "Development of an r.f.driven negative hydrogen ion source" Fusion Engineering and Design. 26. 501-506 (1995)

Y.Takeiri：“射频驱动负氢离子源的开发”聚变工程与设计。

高梨寿彦: "高効率大型RF水素負イオン源" 第5回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム論文集. 61-64 (1994)

高梨俊彦：《高效大型射频氢负离子源》第五届粒子束先进应用技术研讨会论文集61-64（1994）。