1MeV超静電加速器に向けた真空放電物理機構の解明

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18560807
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 井上 多加志 Japan Atomic Energy Agency, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (00354639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邊 和弘 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主幹 (90354638) ; 柏木 美恵子 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究員 (50354642) ; 梅田 尚孝 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究員 (40354659)
• Keywords: 加速器 / プラズマ / 真空放電 / 真空絶縁 / クランプ理論 / 三重点 / 有機絶縁材

Research Abstract

本研究は、主にITER向けMeV級加速器を用いて、1MeVを超えるビームエネルギーの汎用静電加速器を実現するために必要となる、真空絶縁の物理・工学基盤構築を目指す実験を行い、以下の知見を得た。
・1MeVを超えるエネルギーの静電加速器における大口径FRP(ガラス繊維強化エポキシ)加速管の使用を視野に入れ、その沿面放電機構を調べ、陰極接合点(真空、絶縁体と金属の三重点)の電界集中に着目して大型の電界緩和リングを導入し、三重点での電界集中を1kV/mm以下とすることによって沿面放電を抑制しうることを実証した。
・広範な真空絶縁距離(〜500mm)の加速器体系において実施した真空絶縁のデータを取りまとめ、
1)真空絶縁特性がクランプ理論に合致すること、
2)ロゴスキー電極を用いた理想的な体系での結果に比べ、実加速器体系での結果は保持可能電圧が1/2以下に低下すること、
3)上記保持可能電圧の低下の原因は支持枠端部や電極と支持枠の継ぎ目などにおける局所電界集中によるものと考えられること、
4)従って、高電圧の真空絶縁には、保守的な多段短ギャップによって高電圧を絶縁する方式が有利であり、
5)(ITER用に欧州が提案する)SINGAP加速器のような単一長ギャップによって絶縁する方式は実現が困難であることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] ITER NBI用SINGAP-MAMuG加速器の性能比較試験 (2009)
  • Author(s): 谷口正樹、柏木美恵子、梅田尚孝、大楽正幸、渡遁和弘、井上多加志、Hubert de Esch、Lennart Svensson
  • Journal Title: 日本原子力研究開発機構研究開発報告書JAEA-Research 2008-121 Pages: 1-26
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of 1MeV accelerator and HV bushing at JAEA toward ITER Neutral Beam system(web公開済) (2009)
  • Author(s): N. Umeda, M. Taniguchi, M. Kashiwagi, M. Dairaku, M. Hanada, H. Tobari, K. Watanabe, K. Sakamoto, T. Inoue
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High energy, high current accelerator development for ITER NBI at JADA(web公開済) (2009)
  • Author(s): M. Kashiwagi, M. Taniguchi, M. Dairaku, H. P. L. de Esch, Grisham L. R., L. Svensson, H. Tobari, N. Umeda, K. Watanabe, K. Sakamoto, T. Inoue
  • Journal Title: Nuclear Fusion 49(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] High energy, high current accelerator development for ITER NBI at JADA (2008)
  • Author(s): M. Kashiwagi, M. Taniguchi, M. Dairaku, H. P. L. de Esch, L. R. Grisham, L. Svensson, H. Tobari, N. Umeda, K. Watanabe, K. Sakamoto, T. Inoue
  • Organizer: 22nd IAEA Fusion Energy Conference
  • Place of Presentation: ジュネーブ(スイス)
  • Year and Date: 20081013-20081018
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Presentation] Development of 1MeV H^- ion accelerator at JAEA for ITER NB (2008)
  • Author(s): 谷口正樹、柏木美恵子、Hubert de Esch, Svensson Lennart, 梅田尚孝、渡邉和弘、戸張博之、大楽正幸、坂本慶司、井上多加志
  • Organizer: 1st International conference on negative ions, beams and sources
  • Place of Presentation: エクスアンプロバンス(フランス)
  • Year and Date: 2008-09-10
• [Remarks]
  • URL: http://www.naka.jaea.go.jp/nbi/NBI_Home.html