JPH051431B2 - - Google Patents
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- JPH051431B2 JPH051431B2 JP59012071A JP1207184A JPH051431B2 JP H051431 B2 JPH051431 B2 JP H051431B2 JP 59012071 A JP59012071 A JP 59012071A JP 1207184 A JP1207184 A JP 1207184A JP H051431 B2 JPH051431 B2 JP H051431B2
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- Japan
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- voltage
- total
- neutral particle
- positive electrode
- injection device
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- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は核融合実験装置における中性粒子入射
装置の制御方法に関するものである。
装置の制御方法に関するものである。
中性粒子入射装置は通常直流アーク放電により
水素もしくは重水素プラズマを生成し、このプラ
ズマ中の水素もしくは重水素のイオンを静電的に
加速してイオンビームとし、さらにこのイオンビ
ームを中性化して中性粒子ビームとした上で核融
合実験プラズマに入射してこれを加熱する装置で
ある。
水素もしくは重水素プラズマを生成し、このプラ
ズマ中の水素もしくは重水素のイオンを静電的に
加速してイオンビームとし、さらにこのイオンビ
ームを中性化して中性粒子ビームとした上で核融
合実験プラズマに入射してこれを加熱する装置で
ある。
以下に図面を用いて従来の中性粒子入射装置を
説明する。
説明する。
第１図は中性粒子入射装置と同用付属装置の例
で、２段加速型イオン源を用いて水素イオンを加
速する場合のものである。図中１が中性粒子入射
装置であり、これは陰極２、陽極３、第１正電極
４、第２正電極５、接地電極６、中性化セル７、
偏向磁石８、イオンビームダンプ９から成る。容
器壁を兼ねた陽極３の中には水素ガス供給装置１
０により水素ガスが供給される。陰極２と陽極３
との間には出力可変のアーク電源１１により直流
電圧（50〜100V）が印加され、電流値が200〜
1000A程度の直流アーク放電が生じる。直流アー
ク放電により生成された水素プラズマ中の水素イ
オンは第１正電極４と第２正電極５との間および
第２正電極５と接地電極６との間の２段階に分け
て加速されイオンビーム（第１図では記号H+の
ついた矢印で示す）となる。イオンビームを加速
するための全加速電圧Ｖは電圧可変の加速電源１
２により供給される。第２正電極の電圧V2は全
加速電圧Ｖを抵抗１３で分圧して供給される。イ
オンビームの電流値、即ち加速電流Ｉは水素プラ
ズマ中の水素イオンの密度によるため、ほぼアー
ク電源１１の出力のみによつて決まり、全加速電
圧Ｖにはほとんど依存しない。しかしながら中性
粒子入射装置として必要な、発散の小さなイオン
ビームを得、かつ第１正電極４と第２正電極５と
の間もしくは第２正電極５と接地電極６との間で
放電破壊がひん発しない安定な運転を行うために
は Ｉ＝Ｃ（Ｖ−V2）1.5 （Ｃは定数） (1) なる関係をほぼ満足する必要がある。また第１図
の例では第２正電極５の電圧V2は全加速電圧Ｖ
を抵抗１３で分圧して得られるので、全加速電圧
Ｖが決まれば決まる。したがつてイオンビームの
パワーＩ×Ｖは全加速電圧Ｖのみで決つてしま
う。このイオンビームは中性化セル７で中性化さ
れ中性粒子ビームH゜となるが一部は中性化され
ずイオンビームのまま中性化セル７を通過する。
この残留イオンビームは偏向磁石８により曲げら
れてイオンビームダンプに入射されて熱化され
る。中性粒子ビームは偏向磁石８を真直ぐに通過
して核融合実験プラズマに入射される。中性化セ
ル７でイオンビームが中性化される割合は全加速
電圧Ｖで決まる。結局核融合実験プラズマに入射
される入射パワーＰ（H゜をイオンと見なした場合
のイオン電流と全加速電圧Ｖとの積）は全加速電
圧Ｖのみで決まる。この関係を第２図に示す。第
２図の横軸は全加速電圧Ｖで縦軸は入射パワーＰ
である。第２図の例ではＶ＝70KVの場合Ｐ＝
0.5MWであるがＶ＝50KVとするとＰ＝0.25MW
と減少する。以上のように従来の中性粒子入射装
置では全加速電圧Ｖと共に入射パワーＰが変つて
しまう不都合があつた。
で、２段加速型イオン源を用いて水素イオンを加
速する場合のものである。図中１が中性粒子入射
装置であり、これは陰極２、陽極３、第１正電極
４、第２正電極５、接地電極６、中性化セル７、
偏向磁石８、イオンビームダンプ９から成る。容
器壁を兼ねた陽極３の中には水素ガス供給装置１
０により水素ガスが供給される。陰極２と陽極３
との間には出力可変のアーク電源１１により直流
電圧（50〜100V）が印加され、電流値が200〜
1000A程度の直流アーク放電が生じる。直流アー
ク放電により生成された水素プラズマ中の水素イ
オンは第１正電極４と第２正電極５との間および
第２正電極５と接地電極６との間の２段階に分け
て加速されイオンビーム（第１図では記号H+の
ついた矢印で示す）となる。イオンビームを加速
するための全加速電圧Ｖは電圧可変の加速電源１
２により供給される。第２正電極の電圧V2は全
加速電圧Ｖを抵抗１３で分圧して供給される。イ
オンビームの電流値、即ち加速電流Ｉは水素プラ
ズマ中の水素イオンの密度によるため、ほぼアー
ク電源１１の出力のみによつて決まり、全加速電
圧Ｖにはほとんど依存しない。しかしながら中性
粒子入射装置として必要な、発散の小さなイオン
ビームを得、かつ第１正電極４と第２正電極５と
の間もしくは第２正電極５と接地電極６との間で
放電破壊がひん発しない安定な運転を行うために
は Ｉ＝Ｃ（Ｖ−V2）1.5 （Ｃは定数） (1) なる関係をほぼ満足する必要がある。また第１図
の例では第２正電極５の電圧V2は全加速電圧Ｖ
を抵抗１３で分圧して得られるので、全加速電圧
Ｖが決まれば決まる。したがつてイオンビームの
パワーＩ×Ｖは全加速電圧Ｖのみで決つてしま
う。このイオンビームは中性化セル７で中性化さ
れ中性粒子ビームH゜となるが一部は中性化され
ずイオンビームのまま中性化セル７を通過する。
この残留イオンビームは偏向磁石８により曲げら
れてイオンビームダンプに入射されて熱化され
る。中性粒子ビームは偏向磁石８を真直ぐに通過
して核融合実験プラズマに入射される。中性化セ
ル７でイオンビームが中性化される割合は全加速
電圧Ｖで決まる。結局核融合実験プラズマに入射
される入射パワーＰ（H゜をイオンと見なした場合
のイオン電流と全加速電圧Ｖとの積）は全加速電
圧Ｖのみで決まる。この関係を第２図に示す。第
２図の横軸は全加速電圧Ｖで縦軸は入射パワーＰ
である。第２図の例ではＶ＝70KVの場合Ｐ＝
0.5MWであるがＶ＝50KVとするとＰ＝0.25MW
と減少する。以上のように従来の中性粒子入射装
置では全加速電圧Ｖと共に入射パワーＰが変つて
しまう不都合があつた。
本発明は上記の欠点を除去し、全加速電圧Ｖと
入射パワーＰとを別個に設定できる中性粒子入射
装置を提供することにある。
入射パワーＰとを別個に設定できる中性粒子入射
装置を提供することにある。
第１図において抵抗１３を中点付きの可変抵抗
に変更し、電圧比Ｒ＝（V2／Ｖ）を可変とする。
第３図は電圧比Ｒをパラメータに全加速電圧Ｖと
入射パワーＰとの関係の例を示したものである。
図中の破線は運転可能な領域を示したもので、こ
れより上方では第１図中の第１正電極４と第２正
電極５との間もしくは第２正電極５と接地電極６
との間で放電破壊が生じ易くなつて安定な運転を
行うことができない。第３図でＲ＝0.7の場合は
第２図の場合と同様、全加速電圧Ｖを70KVから
50KVに下げると入射パワーＰも0.5MWから
0.25MWに下つてしまう。しかし全加速電圧Ｖを
前記のように下げると同時に電圧比Ｒを0.7から
0.5に下げると入射パワーＰは0.5MWと一定にす
ることができる。本発明は第３図のような関係を
利用して全加速電圧Ｖと入射パワーＰとを別個に
設定できるようにしたものである。
に変更し、電圧比Ｒ＝（V2／Ｖ）を可変とする。
第３図は電圧比Ｒをパラメータに全加速電圧Ｖと
入射パワーＰとの関係の例を示したものである。
図中の破線は運転可能な領域を示したもので、こ
れより上方では第１図中の第１正電極４と第２正
電極５との間もしくは第２正電極５と接地電極６
との間で放電破壊が生じ易くなつて安定な運転を
行うことができない。第３図でＲ＝0.7の場合は
第２図の場合と同様、全加速電圧Ｖを70KVから
50KVに下げると入射パワーＰも0.5MWから
0.25MWに下つてしまう。しかし全加速電圧Ｖを
前記のように下げると同時に電圧比Ｒを0.7から
0.5に下げると入射パワーＰは0.5MWと一定にす
ることができる。本発明は第３図のような関係を
利用して全加速電圧Ｖと入射パワーＰとを別個に
設定できるようにしたものである。
本発明に関る制御方式における制御信号の流れ
の例を第４図に示す。全加速電圧Ｖの設定値はそ
のまま第１図の加速電源１２への指令値となる。
電圧比Ｒの指令値は全加速電圧Ｖおよび入射パワ
ーＰの設定値から関係式Ｒ＝ｆ（Ｖ、Ｐ）から求
める。ここで関数ｆは第３図における電圧比Ｒ、
全加速電圧Ｖおよび入射パワーＰの関係を表わす
ものである。こうして得られた値Ｒは第１図で抵
抗１３を可変抵抗に変更した場合の可変抵抗への
指令値となる。加速電流Ｉの指令値は全加速電圧
Ｖと上記のように求めた電圧比Ｒとから関係式Ｉ
＝Ｃ（Ｖ−Ｖ×Ｒ）1.5から求める。Ｖ×ＲはV2に
等しいのでこれは(1)の関係式に同じである。こう
して得られた加速電流Ｉの指令値は第１図のアー
ク電源１１の出力の指令値となる。
の例を第４図に示す。全加速電圧Ｖの設定値はそ
のまま第１図の加速電源１２への指令値となる。
電圧比Ｒの指令値は全加速電圧Ｖおよび入射パワ
ーＰの設定値から関係式Ｒ＝ｆ（Ｖ、Ｐ）から求
める。ここで関数ｆは第３図における電圧比Ｒ、
全加速電圧Ｖおよび入射パワーＰの関係を表わす
ものである。こうして得られた値Ｒは第１図で抵
抗１３を可変抵抗に変更した場合の可変抵抗への
指令値となる。加速電流Ｉの指令値は全加速電圧
Ｖと上記のように求めた電圧比Ｒとから関係式Ｉ
＝Ｃ（Ｖ−Ｖ×Ｒ）1.5から求める。Ｖ×ＲはV2に
等しいのでこれは(1)の関係式に同じである。こう
して得られた加速電流Ｉの指令値は第１図のアー
ク電源１１の出力の指令値となる。
制御方式を上記の通りにすることにより、第３
図の破線の下の範囲において中性粒子入射装置の
全加速電圧Ｖと入射パワーＰとを別個に自由に設
定することができる。つまり、全加速電圧Ｖと共
に入射パワーＰが変つてしまう従来の中性粒子入
射装置に比べ、核融合実験装置の実験内容に応じ
て要求される全加速電圧Ｖと入射パワーＰとを別
個に設定できるという設定の自由度の多い中性粒
子入射装置を提供することができる。
図の破線の下の範囲において中性粒子入射装置の
全加速電圧Ｖと入射パワーＰとを別個に自由に設
定することができる。つまり、全加速電圧Ｖと共
に入射パワーＰが変つてしまう従来の中性粒子入
射装置に比べ、核融合実験装置の実験内容に応じ
て要求される全加速電圧Ｖと入射パワーＰとを別
個に設定できるという設定の自由度の多い中性粒
子入射装置を提供することができる。
第１図は中性粒子入射装置と同用付属装置の
例、第２図は加速電圧と入射パワーの関係の例、
第３図は電圧比をパラメータにとつたときの加速
電圧と入射パワーの関係の例、第４図は本発明に
関る制御方式における制御信号の流れの例であ
る。 １…中性粒子入射装置、２…陰極、３…陽極、
４…第１正電極、５…第２正電極、６…接地電
極、７…中性化セル、８…偏向磁石、９…イオン
ビームダンプ、１０…水素ガス供給装置、１１…
アーク電源、１２…加速電源、１３…抵抗、H+
…イオンビーム、H゜…中性粒子ビーム、Ｖ…全
加速電圧、V2…第２正電極の電圧、Ｐ…入射パ
ワー、Ｒ…電圧比、ｆ…関数、Ｃ…定数、Ｉ…加
速電流。
例、第２図は加速電圧と入射パワーの関係の例、
第３図は電圧比をパラメータにとつたときの加速
電圧と入射パワーの関係の例、第４図は本発明に
関る制御方式における制御信号の流れの例であ
る。 １…中性粒子入射装置、２…陰極、３…陽極、
４…第１正電極、５…第２正電極、６…接地電
極、７…中性化セル、８…偏向磁石、９…イオン
ビームダンプ、１０…水素ガス供給装置、１１…
アーク電源、１２…加速電源、１３…抵抗、H+
…イオンビーム、H゜…中性粒子ビーム、Ｖ…全
加速電圧、V2…第２正電極の電圧、Ｐ…入射パ
ワー、Ｒ…電圧比、ｆ…関数、Ｃ…定数、Ｉ…加
速電流。
Claims (1)
- １ 多段加速型イオン源を用いた中性粒子入射装
置において、設定される全加速電圧と入射パワー
に応じて全加速電圧、加速電流および各段の加速
電圧の比のすべてを変化させて前記の設定される
２つの値を達成することを特徴とする中性粒子入
射装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59012071A JPS60158600A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 中性粒子入射装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59012071A JPS60158600A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 中性粒子入射装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60158600A JPS60158600A (ja) | 1985-08-19 |
| JPH051431B2 true JPH051431B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=11795361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59012071A Granted JPS60158600A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 中性粒子入射装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60158600A (ja) |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59012071A patent/JPS60158600A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60158600A (ja) | 1985-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |