JPH10132976A - Control device of neutral particle incident device and control method thereof - Google Patents

Control device of neutral particle incident device and control method thereof

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JPH10132976A
JPH10132976A JP8288095A JP28809596A JPH10132976A JP H10132976 A JPH10132976 A JP H10132976A JP 8288095 A JP8288095 A JP 8288095A JP 28809596 A JP28809596 A JP 28809596A JP H10132976 A JPH10132976 A JP H10132976A
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JP
Japan
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power supply
ion
accelerating
voltage
electrodes
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Application number
JP8288095A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Kamiide
泰生 上出
Hiroyuki Kawakami
浩幸 河上
Kenichi Nemoto
健一 根本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently make a beam incident on an incident target of beam by regulating the power source voltage of an auxiliary power source according to the change of power source voltage of a main power source connected between accelerating electrodes. SOLUTION: A plasma electrode 29, a drawing electrode 30, and an earthed electrode 31 are set within the ion generating chamber of negative ion source of a neutral particle incident device. The electrodes 29, 31 are connected to a main power source 44 for generating the highest accelerating voltage, and the electrodes 30, 31 are connected to an auxiliary power source 46 having a low power source voltage. When the voltage of the main power source 44 is changed by the change of a target value of incident quantity of neutral particle, the thermal load distribution of ion beam within a vacuum chamber is measured. While monitoring the measured value, the power source voltage of the auxiliary power source 46 is regulated according to the change of power source voltage of the main power source 44. Therefore, even if the voltage of the main power source 44, the beam can be converged to a designated focal point of an incident port, and efficiently incident on a fusion device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、中性粒子入射装置
の制御装置とその制御方法に係り、特に、熱核融合装置
に負イオンから生成された中性粒子を入射するに好適な
中性粒子入射装置の制御装置とその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a neutral particle injector and a control method thereof, and more particularly to a neutral device suitable for injecting neutral particles generated from negative ions into a thermonuclear fusion device. The present invention relates to a control device and a control method for a particle incident device.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱核融合装置に中性粒子を入射する中性
粒子入射装置として、従来、ビームライン1基あたりの
イオン源を2基以上で構成するとともに、各イオン源を
上下方向に配置する方式と、各イオン源を左右(水平方
向)に配置する方式が採用されている。前者の方式を採
用したものとしては、例えば、「JT−60U用負イオ
ンNBI装置の設計検討」(1994年3月日本原子力
研究所、LAERI−M−94−072 第118頁)
に記載されているものがある。一方、後者の方式を採用
したものとしては、例えば、イオン源のサイズを30c
m(直径)程度にしたものがあり、この場合には、核融
合装置の入射ポートにおけるビーム熱負荷を小さくする
ことができる。しかし、複数のビームを収束するため
に、各イオン源の電極を球面状にすることが余儀なくさ
れる。さらに、イオン源のサイズが大型化し、イオン源
として数10cm×100cm以上(長方形)や100
ないし200cm(円形)程度のものを用いたり、また
1基あたり5MW〜10MWの負イオン源を使用する場
合には、各イオン源の電極のサイズも大きくなり、各電
極を球面状に加工するにも高精度なものを加工するのが
困難である。そこで、イオン源の電極のうち特定の電極
のビームレット孔の位置を電極間でわずかにずらし、こ
のビームレット孔の変位によるレンズ効果でビームを収
束することが試みられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a neutral particle injector for injecting neutral particles into a thermonuclear fusion apparatus, two or more ion sources are conventionally provided for one beam line, and each ion source is arranged vertically. And a method of arranging each ion source in the left and right (horizontal direction). An example of the adoption of the former method is “design study of negative ion NBI device for JT-60U” (March 1994, Japan Atomic Energy Research Institute, LAERI-M-94-072, p. 118).
Some are described in On the other hand, as a method adopting the latter method, for example, the size of the ion source is set to 30c.
m (diameter), and in this case, the beam thermal load at the entrance port of the fusion device can be reduced. However, in order to converge a plurality of beams, it is necessary to make the electrodes of each ion source spherical. Further, the size of the ion source is increased, and several tens cm × 100 cm or more (rectangular) or 100
When using an ion source of about 200 cm (circular) or using a negative ion source of 5 MW to 10 MW per unit, the size of the electrode of each ion source also increases, and each electrode is processed into a spherical shape. However, it is difficult to process high-precision ones. Therefore, an attempt has been made to slightly shift the position of the beamlet hole of a specific electrode among the electrodes of the ion source between the electrodes, and to converge the beam by a lens effect due to the displacement of the beamlet hole.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、複数の
イオン源を左右に配置するに際して、加速電極のビーム
レット孔の変位によるレンズ効果を利用してビームの収
束を行なっているが、加速電圧によってはビームが一定
の焦点位置に収束せず、ビームサイズが入射ポートの内
側の部分で大きくなり、ビームの入射効率が悪くなると
ともに、入射ポート内側の熱負荷が問題となる。すなわ
ち、イオン源として、負イオンを発生するイオン源を用
いた場合、イオン源のイオン生成室内には、低速の電子
のみを移動させるための磁場としての磁気フィルタと、
電子の移動を抑制するために、引出電極内のビームレッ
ト内に形成された磁場とが存在する。このため、ビーム
を収束させる場合でも、磁場の影響によるイオンビーム
の偏向と、ビームレット孔の変位による偏向とを同時に
考慮する必要がある。しかも、ビーム加速電圧によって
偏向による変位量が異なる。したがって、ビームレット
孔の変位によるレンズ効果でビームを収束させる場合で
も、ビーム加速電圧を単に調整するだけでなく、ビーム
収束効果と磁場による変位の両方を考慮してビーム加速
電圧を調整する必要がある。
In the prior art, when arranging a plurality of ion sources on the left and right, the beam is converged by utilizing a lens effect due to displacement of a beamlet hole of an acceleration electrode. In some cases, the beam does not converge to a fixed focal position, and the beam size increases in a portion inside the entrance port, so that the beam incidence efficiency deteriorates and a heat load inside the entrance port becomes a problem. That is, when an ion source that generates negative ions is used as the ion source, a magnetic filter as a magnetic field for moving only low-speed electrons is provided in the ion generation chamber of the ion source.
In order to suppress the movement of electrons, there is a magnetic field formed in the beamlet in the extraction electrode. Therefore, even when converging the beam, it is necessary to consider simultaneously the deflection of the ion beam due to the influence of the magnetic field and the deflection due to the displacement of the beamlet hole. In addition, the amount of displacement due to deflection differs depending on the beam acceleration voltage. Therefore, even when the beam is converged by the lens effect due to the displacement of the beamlet hole, it is necessary to adjust not only the beam acceleration voltage but also the beam acceleration voltage in consideration of both the beam convergence effect and the displacement due to the magnetic field. is there.

【0004】本発明の目的は、ビームの入射対象に対し
てビームを効率よく入射することができる中性粒子入射
装置の制御装置とその制御方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a control device and a control method of a neutral particle injector capable of efficiently making a beam incident on a beam incidence target.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ビーム孔を有する複数の加速電極がそれ
ぞれ複数の電源に接続され加速電極間に存在するイオン
を加速してイオンビームを発生するイオン源と、イオン
源からのイオンビームを中性粒子によるビームに変換し
て入射対象の入射ポートまで導くビーム伝送路を有する
真空容器とを備えた中性粒子入射装置において、前記真
空容器中のイオンビームの熱負荷分布を測定する熱負荷
分布測定手段と、熱負荷分布測定手段の測定値を基に前
記加速電極のうち最高加速電圧を発生する加速電極間に
接続された主電源の電源電圧の変化に合わせて、ビーム
孔が互いに変位して配置された加速電極間に接続された
補助電源の電源電圧を調整する電源電圧調整手段とを備
えている中性粒子入射装置の制御装置を構成したもので
ある。
In order to achieve the above object, the present invention provides an ion beam system in which a plurality of accelerating electrodes having beam holes are connected to a plurality of power sources, respectively, to accelerate ions existing between the accelerating electrodes. And a vacuum vessel having a beam transmission path that converts an ion beam from the ion source into a beam of neutral particles and guides the beam to an incident port of an incident target. A heat load distribution measuring means for measuring the heat load distribution of the ion beam in the container, and a main power supply connected between the accelerating electrodes for generating the highest accelerating voltage among the accelerating electrodes based on the measured values of the heat load distribution measuring means Power source voltage adjusting means for adjusting the power source voltage of the auxiliary power source connected between the accelerating electrodes whose beam holes are displaced from each other in accordance with the change of the power source voltage of the neutral particles. It is obtained by configuring the control device morphism device.

【0006】また、本発明は、制御装置として、ビーム
孔を有する複数の加速電極がそれぞれ複数の電源に接続
され加速電極間に存在するイオンを加速してイオンビー
ムを発生する複数のイオン源と、各イオン源からのイオ
ンビームを中性粒子によるビームに変換して入射対象の
入射ポートまでそれぞれ導く複数のビーム伝送路を有す
る真空容器とを備えた中性粒子入射装置において、前記
真空容器中のイオンビームの熱負荷分布を測定する熱負
荷分布測定手段と、熱負荷分布測定手段の測定値を基に
前記加速電極のうち最高加速電圧を発生する加速電極間
に接続された主電源の電源電圧の変化に合わせて、ビー
ム孔が互いに変位して配置された加速電極間に接続され
た補助電源の電源電圧を調整する電源電圧調整手段とを
備えている中性粒子入射装置の制御装置を構成したもの
である。
According to the present invention, as a control device, a plurality of accelerating electrodes each having a beam hole are connected to a plurality of power sources, respectively, and a plurality of ion sources for accelerating ions existing between the accelerating electrodes to generate an ion beam are provided. A vacuum vessel having a plurality of beam transmission paths that convert an ion beam from each ion source into a beam of neutral particles and guide each beam to an incident port of an incident target. Heat load distribution measuring means for measuring the heat load distribution of the ion beam, and a power supply of a main power supply connected between the accelerating electrodes generating the highest accelerating voltage among the accelerating electrodes based on the measured values of the heat load distribution measuring means Power supply voltage adjusting means for adjusting a power supply voltage of an auxiliary power supply connected between accelerating electrodes whose beam holes are displaced from each other in accordance with a change in voltage; It is obtained by configuring the control device of the entrance device.

【0007】前記制御装置を構成するに際しては、以下
の要素を負荷することができる。
In configuring the control device, the following elements can be loaded.

【0008】(1)熱負荷分布測定手段は、ビーム伝送
路に挿入されてビームを受ける受熱部を備え、この受熱
部は、ビーム伝送路の軸心を中心として両側がイオン源
側に漸次近づく複数の傾斜面を有し、各傾斜面がビーム
伝送路の軸心から側壁まで形成されてなる。
(1) The heat load distribution measuring means includes a heat receiving portion which is inserted into the beam transmission path and receives a beam, and the heat receiving portion gradually approaches both sides of the axis of the beam transmission path toward the ion source. It has a plurality of inclined surfaces, and each inclined surface is formed from the axis of the beam transmission path to the side wall.

【0009】(2)熱負荷分布測定手段は、各ビーム伝
送路に挿入されてビームを受ける複数の受熱部を備え、
各受熱部は、各ビーム伝送路の軸心を中心として両側が
イオン源側に漸次近づく複数の傾斜面を有し、各傾斜面
が各ビーム伝送路の軸心から側壁まで形成され、且つ各
受熱部の傾斜面のうち相隣接する傾斜面の端部が互いに
接続されてなる。
(2) The heat load distribution measuring means includes a plurality of heat receiving sections inserted into each beam transmission path to receive the beam.
Each heat receiving portion has a plurality of inclined surfaces on both sides gradually approaching the ion source side around the axis of each beam transmission path, each inclined surface is formed from the axis of each beam transmission path to the side wall, and Ends of adjacent inclined surfaces among the inclined surfaces of the heat receiving portion are connected to each other.

【0010】また、本発明は、制御方法として、ビーム
孔を有する複数の加速電極がそれぞれ複数の電源に接続
され加速電極間に存在するイオンを加速してイオンビー
ムを発生する複数のイオン源と、各イオン源からのイオ
ンビームを中性粒子によるビームに変換して入射対象の
入射ポートまでそれぞれ導く複数のビーム伝送路を有す
る真空容器とを備えた中性粒子入射装置を運転するに際
して、前記真空容器中のイオンビームの熱負荷分布を測
定し、この測定値を基に、前記加速電極のうち最高加速
電圧を発生する加速電極間に接続された主電源の電源電
圧の変化に合わせて、ビーム孔が互いに変位して配置さ
れた加速電極間に接続された補助電源の電源電圧を調整
することを特徴とする中性粒子入射装置の制御方法を採
用したものである。
According to the present invention, as a control method, a plurality of accelerating electrodes having beam holes are connected to a plurality of power sources, respectively, and a plurality of ion sources for accelerating ions existing between the accelerating electrodes to generate an ion beam are provided. When operating a neutral particle injector comprising a vacuum vessel having a plurality of beam transmission paths each of which converts an ion beam from each ion source into a beam of neutral particles and guides the ion beam to an incident port of an incident object, Measure the heat load distribution of the ion beam in the vacuum vessel, based on this measured value, according to the change in the power supply voltage of the main power supply connected between the accelerating electrodes that generate the highest accelerating voltage among the accelerating electrodes, A method for controlling a neutral beam injector is characterized in that a power supply voltage of an auxiliary power supply connected between accelerating electrodes whose beam holes are displaced from each other is adjusted.

【0011】前記制御方法を採用するに際しては、電位
電圧の偏向にともなう熱負荷分布の測定値が設定値の範
囲内に入らないときにはイオンビームの発生を停止する
ことができる。
When employing the above control method, the generation of the ion beam can be stopped when the measured value of the thermal load distribution due to the deflection of the potential voltage does not fall within the range of the set value.

【0012】前記した手段によれば、中性粒子の入射量
の目標値の変化により、最高加速電圧を発生する電極間
に接続された主電源の電圧が変更されたときには、真空
容器内のイオンビームの熱負荷分布を測定し、この測定
値を監視しながら、主電源の電源電圧の変化に合わせて
補助電源の電源電圧を調整するようにしたため、主電源
の電圧が変更されても、ビームを入射ポートの指定の焦
点位置に収束させることができる。
According to the above-mentioned means, when the voltage of the main power supply connected between the electrodes generating the highest accelerating voltage is changed due to the change of the target value of the incident amount of the neutral particles, the ion in the vacuum vessel is changed. By measuring the heat load distribution of the beam and monitoring this measurement value, the power supply voltage of the auxiliary power supply is adjusted according to the change in the power supply voltage of the main power supply. Can be converged to a designated focal position at the entrance port.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の一実施形態を示す中性粒子
入射装置の概略構成図である。図1において、中性粒子
入射装置(NBI:Neutral Beam Inj
ection)10は、核融合装置12で、プラズマを
加熱したり、プラズマ内で電流を駆動するために設けら
れており、2台の負イオン源14、16、角度調整機構
18、20、真空容器21、22、イオン源室23、中
性化セル24、ビームダンプ室25を備えて構成されて
おり、真空容器21、22がイオン源室23、ビームダ
ンプ室25内に収納されているとともに先端側が核融合
装置(本体)12の入射ポート26内に挿入されてい
る。負イオン源14、16は互いに左右(水平)方向に
離れて配置されており、各負イオン源14、16のイオ
ン生成室27内には、図2に示すように、磁気フィルタ
28、プラズマ電極29、引出電極30、接地電極31
が設置されている。磁気フィルタ28は低速の電子のみ
を移動させるように構成されている。各電極29、3
0、31はほぼ平板状に形成されており、各電極29、
30、31にはそれぞれビームレット孔34、36、3
8が複数個形成されている。これらビームレット孔のう
ち引出電極30のビームレット孔36内には負イオンの
加速時に電子の加速を防止するための磁場が形成されて
いる。また、図3に示すように、ビームレット孔34、
36はそれぞれ電極29、30の中心を基準として同一
の位置に形成されており、ビームレット孔36、38は
電極30、31の中心を基準として互いにずれた位置に
形成されている。すなわちビームレット孔36、38は
互いに変位量(ずれ量)dだけずれた位置に形成されて
いる。このため、ビームレット孔38から出力されるイ
オンビーム40はビームレット孔34、36の中心を通
る基準線42から偏向角θだけ変位した角度で偏向され
るようになっている。なお、電極30、32に形成され
たビームレット孔36、38のずれ量dは、電極30、
31の中心を基準として両側で逆方向にずれるように設
定されている。これにより電極31の各ビームレット孔
38から出力されるイオンビーム40が指定の焦点位置
41、43に収束することになる。そし電極29、31
は最高加速電圧を発生する主電源44に接続されてお
り、電極30、31は主電源44より電源電圧の低い補
助電源46に接続されている。主電源44、補助電源4
6はそれぞれ電源電圧調整手段としての電源電圧調整器
(図示省略)に接続されており、各電源電圧調整器を操
作することにより、主電源44、補助電源46の電源電
圧が調整されるようになっている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a neutral particle injector showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a neutral particle injector (NBI: Neutral Beam Inj)
The electron fusion device 12 is provided for heating a plasma or driving a current in the plasma in the fusion device 12, and includes two negative ion sources 14 and 16, angle adjustment mechanisms 18 and 20, a vacuum vessel. 21 and 22, an ion source chamber 23, a neutralization cell 24, and a beam dump chamber 25. The vacuum chambers 21 and 22 are housed in the ion source chamber 23 and the beam dump chamber 25, respectively. The side is inserted into the entrance port 26 of the fusion device (main body) 12. The negative ion sources 14 and 16 are arranged apart from each other in the left-right (horizontal) direction. In the ion generation chamber 27 of each of the negative ion sources 14 and 16, as shown in FIG. 29, extraction electrode 30, ground electrode 31
Is installed. The magnetic filter 28 is configured to move only low-speed electrons. Each electrode 29, 3
0 and 31 are formed in a substantially flat plate shape.
30 and 31 have beamlet holes 34, 36 and 3 respectively.
8 are formed. In these beamlet holes, a magnetic field for preventing acceleration of electrons when negative ions are accelerated is formed in the beamlet hole 36 of the extraction electrode 30. Further, as shown in FIG.
Numeral 36 is formed at the same position with respect to the centers of the electrodes 29 and 30, and beamlet holes 36 and 38 are formed at positions offset from each other with respect to the centers of the electrodes 30 and 31. That is, the beamlet holes 36 and 38 are formed at positions displaced from each other by the displacement amount (displacement amount) d. For this reason, the ion beam 40 output from the beamlet hole 38 is deflected at an angle displaced from the reference line 42 passing through the centers of the beamlet holes 34 and 36 by the deflection angle θ. The displacement d of the beamlet holes 36 and 38 formed in the electrodes 30 and 32 is
31 are set so as to be shifted in opposite directions on both sides with reference to the center of 31. As a result, the ion beam 40 output from each beamlet hole 38 of the electrode 31 converges to the designated focal positions 41 and 43. And electrodes 29, 31
Are connected to a main power supply 44 that generates the maximum acceleration voltage, and the electrodes 30 and 31 are connected to an auxiliary power supply 46 having a lower power supply voltage than the main power supply 44. Main power supply 44, auxiliary power supply 4
Numerals 6 are connected to a power supply voltage regulator (not shown) as power supply voltage adjusting means, and the power supply voltages of the main power supply 44 and the auxiliary power supply 46 are adjusted by operating each power supply voltage regulator. Has become.

【0015】負イオン源14、16から発生するイオン
ビーム40は角度調整機構18、20によって粗調整さ
れた後、真空容器21、22内に導入される。真空容器
21、22は、負イオン源14、16から発生するイオ
ンビーム40をそれぞれ核融合装置12の入射ポート2
6まで導くイオンビーム伝送路を形成する容器として構
成されており、各真空容器21、22の先端側が交差し
て一体構造となっている。そして、各真空容器21、2
2を伝送するイオンビーム40は、中性化セル24によ
って負イオン(水素)が中性化されて入射ポート26内
に入射される。
The ion beams 40 generated from the negative ion sources 14 and 16 are roughly adjusted by angle adjusting mechanisms 18 and 20 and then introduced into vacuum vessels 21 and 22. The vacuum vessels 21 and 22 respectively transmit the ion beams 40 generated from the negative ion sources 14 and 16 to the entrance port 2 of the fusion device 12.
6 is formed as a container forming an ion beam transmission path leading to 6, and the distal ends of the vacuum containers 21 and 22 intersect to form an integral structure. And, each vacuum vessel 21, 2
In the ion beam 40 transmitting the ion beam 2, negative ions (hydrogen) are neutralized by the neutralization cell 24 and are incident on the entrance port 26.

【0016】また、ビームダンプ室25内の真空容器2
1、22には、図4および図5に示すように、イオンビ
ームの熱負荷分布を測定する熱負荷分布測定手段として
のカロリーメータ48が挿入されるようになっている。
カロリーメータ48は複数の受熱部50、52を備えて
おり、熱負荷分布を測定するときにのみ真空容器21、
22内に挿入されるようになっている。またカロリーメ
ータ48は、受熱部50、52が一体となって形成され
て、平面がほぼW字形状に形成されている。受熱部50
は傾斜面54、56を備え、受熱部52は傾斜面58、
60を備えており、傾斜面54と傾斜面60の端部が互
いに接続されている。傾斜面54、56は真空容器21
の軸心62を中心としてその両側が負イオン源14側に
漸次近づくテーパー状に形成されており、傾斜面58、
60は真空容器22の軸心64を中心としてその両側が
負イオン源16側に漸次近づくテーパー状に形成されて
いる。すなわち傾斜面54、56、58、60はビーム
が存在する全ての領域に渡って配置されているととも
に、軸心62、62を基準として傾斜しているため、受
熱部50、52が平板状のものよりも、単位面積当たり
の受熱量を小さくすることができる。すなわち熱負荷に
対する耐熱量を高くすることができる。
The vacuum container 2 in the beam dump chamber 25
As shown in FIGS. 4 and 5, a calorie meter 48 as a heat load distribution measuring means for measuring a heat load distribution of the ion beam is inserted into each of the first and the second 22.
The calorie meter 48 includes a plurality of heat receiving units 50 and 52, and only when measuring a heat load distribution,
22 is inserted. The calorimeter 48 has heat receiving portions 50 and 52 integrally formed, and has a substantially W-shaped plane. Heat receiving part 50
Has inclined surfaces 54 and 56, and the heat receiving portion 52 has an inclined surface 58,
The inclined surface 54 and the end of the inclined surface 60 are connected to each other. The inclined surfaces 54 and 56 are
Are formed in a tapered shape such that both sides thereof gradually approach the negative ion source 14 with the axis 62 as the center.
Numeral 60 is formed in a tapered shape in which both sides thereof gradually approach the negative ion source 16 with an axis 64 of the vacuum vessel 22 as a center. That is, since the inclined surfaces 54, 56, 58, and 60 are arranged over the entire area where the beam exists and are inclined with respect to the axes 62 and 62, the heat receiving portions 50 and 52 are formed in a flat plate shape. The amount of heat received per unit area can be made smaller than that of the one. That is, the heat resistance against the heat load can be increased.

【0017】上記構成による中性粒子入射装置10にお
いて、負イオン源14、16から発生するイオンビーム
40を中性粒子に変換して入射ポート26に入射するに
際して、真空容器21、22内にカロリーメータ48を
挿入し、カロリーメータ48の出力による熱負荷分布
を、図6に示すようなプロファイルとして出力する。こ
のとき、核融合装置12内のプラズマの温度を、例え
ば、2000℃とするときには、この目標温度に合わせ
て主電源44の電源電圧を調整する。このとき、各イオ
ン源14、16からそれぞれ伝送されたビームが焦点位
置41、43に収束するように、補助電源46の電源電
圧を調整する。すなわち、負イオン源14、16から発
生するイオンビームの偏向角θは、ビームレット孔3
6、38のずれ量をd、電極30、31間の電界をE、
主電源44の電源電圧をV、補助電源46の電源電圧を
Vp、電極30、31間の距離をpとしたときには、偏
向角θはd・E/Vに比例する。ただし、E=Vp/p
である。このため、電圧Vの変化に合わせて電界Eを変
化させるに際して、電圧Vの変化に合わせて電圧Vpを
調整することとしている。そして補助電源46の電圧V
pを調整するに際しては、図6に示すように、カロリー
メータ48の測定値が1/e(eは電子ボルトを示す)
のビーム分布幅(設定値)かそれ以下のビーム分布幅の
範囲内に入るように調整する。そして電圧Vpを調整す
るときに、カロリーメータ48の測定によるプロファイ
ルの中心が中心軸と一致するように調整すれば、真空容
器21、22内を伝送するビームが焦点位置41、43
に収束することになる。
In the neutral particle injector 10 having the above-described configuration, when the ion beam 40 generated from the negative ion sources 14 and 16 is converted into neutral particles and is incident on the incident port 26, calories are stored in the vacuum vessels 21 and 22. The meter 48 is inserted, and the heat load distribution based on the output of the calorie meter 48 is output as a profile as shown in FIG. At this time, when the temperature of the plasma in the fusion device 12 is, for example, 2000 ° C., the power supply voltage of the main power supply 44 is adjusted in accordance with the target temperature. At this time, the power supply voltage of the auxiliary power supply 46 is adjusted so that the beams transmitted from the ion sources 14 and 16 converge on the focal positions 41 and 43, respectively. That is, the deflection angle θ of the ion beam generated from the negative ion sources 14 and 16 is
6, the shift amount of 38 is d, the electric field between the electrodes 30 and 31 is E,
When the power supply voltage of the main power supply 44 is V, the power supply voltage of the auxiliary power supply 46 is Vp, and the distance between the electrodes 30 and 31 is p, the deflection angle θ is proportional to d · E / V. Where E = Vp / p
It is. For this reason, when changing the electric field E in accordance with the change in the voltage V, the voltage Vp is adjusted in accordance with the change in the voltage V. And the voltage V of the auxiliary power supply 46
When adjusting p, as shown in FIG. 6, the measured value of the calorimeter 48 is 1 / e (e indicates electron volt).
Is adjusted so as to fall within the range of the beam distribution width (set value) or less. When the voltage Vp is adjusted so that the center of the profile measured by the calorimeter 48 coincides with the central axis, the beams transmitted through the vacuum vessels 21 and 22 are focused on the focal positions 41 and 43.
Converges to

【0018】なお、電圧Vpを調整したときには、電圧
Vpの変化によってカロリーメータ48の測定によるプ
ロファイルが広範囲に渡って変化するときがあるが、こ
のような場合でも、カロリーメータ48の受熱部50、
52がビームの存在する(移動する)全ての領域に渡っ
て形成されているため、イオンビームの熱負荷分布を容
易に測定することができる。
When the voltage Vp is adjusted, the profile measured by the calorimeter 48 may change over a wide range due to the change in the voltage Vp. Even in such a case, the heat receiving section 50 of the calorimeter 48 may be used.
Since 52 is formed over the entire area where the beam exists (moves), the thermal load distribution of the ion beam can be easily measured.

【0019】本実施形態によれば、電源電圧Vの変化に
合わせて電源電圧Vpを調整するようにしたため、ビー
ムを核融合装置12内に効率よく入射することができ
る。
According to the present embodiment, the power supply voltage Vp is adjusted according to the change of the power supply voltage V, so that the beam can be efficiently incident on the fusion device 12.

【0020】またビームが効率よく核融合装置12に入
射するため、異常な熱入射を防止することができ、核融
合装置12および中性粒子入射装置10の信頼性の向上
に寄与することができる。さらに、入射ポート26の内
壁の熱負荷に対して過度な熱設計をする必要がなくな
る。
Since the beam is efficiently incident on the fusion device 12, abnormal heat incidence can be prevented, and the reliability of the fusion device 12 and the neutral particle injector 10 can be improved. . Further, it is not necessary to perform an excessive thermal design for the thermal load on the inner wall of the entrance port 26.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主電源の電源電圧の変化に合わせて補助電源の電源電圧
を調整するようにしたため、ビームの入射対象に対して
ビームを効率よく入射することができる。
As described above, according to the present invention,
Since the power supply voltage of the auxiliary power supply is adjusted according to the change in the power supply voltage of the main power supply, the beam can be efficiently incident on the beam incidence target.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す中性粒子入射装置の
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a neutral particle injector showing one embodiment of the present invention.

【図2】イオン生成室の構成説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of an ion generation chamber.

【図3】電極の構成を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an electrode.

【図4】図1に示す装置の要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the apparatus shown in FIG.

【図5】カロリーメータの拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a calorimeter.

【図6】カロリーメータのプロファイルを示す特性図で
ある。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a profile of a calorimeter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 中性粒子入射装置 12 核融合装置 14、16 負イオン源 21、22 真空容器 23 イオン源室 24 中性化セル 25 ビームダンプ室 26 入射ポート 48 カロリーメータ 50、52 受熱部 54、56、58、60 傾斜面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Neutral particle injection device 12 Nuclear fusion device 14, 16 Negative ion source 21, 22 Vacuum container 23 Ion source room 24 Neutralization cell 25 Beam dump room 26 Injection port 48 Calorimeter 50, 52 Heat receiving unit 54, 56, 58 , 60 slope

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビーム孔を有する複数の加速電極がそれ
ぞれ複数の電源に接続され加速電極間に存在するイオン
を加速してイオンビームを発生するイオン源と、イオン
源からのイオンビームを中性粒子によるビームに変換し
て入射対象の入射ポートまで導くビーム伝送路を有する
真空容器とを備えた中性粒子入射装置において、前記真
空容器中のイオンビームの熱負荷分布を測定する熱負荷
分布測定手段と、熱負荷分布測定手段の測定値を基に前
記加速電極のうち最高加速電圧を発生する加速電極間に
接続された主電源の電源電圧の変化に合わせて、ビーム
孔が互いに変位して配置された加速電極間に接続された
補助電源の電源電圧を調整する電源電圧調整手段とを備
えている中性粒子入射装置の制御装置。
A plurality of accelerating electrodes each having a beam hole are connected to a plurality of power sources, respectively, for accelerating ions existing between the accelerating electrodes to generate an ion beam, and for neutralizing an ion beam from the ion source. A vacuum container having a beam transmission path that converts the beam into a beam of particles and guides the beam to an incident port of an incident target; and a heat load distribution measurement for measuring a heat load distribution of the ion beam in the vacuum container. Means, the beam holes are displaced from each other in accordance with a change in the power supply voltage of the main power supply connected between the accelerating electrodes that generate the highest accelerating voltage among the accelerating electrodes based on the measurement value of the heat load distribution measuring means. A control device for a neutral particle injector, comprising: a power supply voltage adjusting means for adjusting a power supply voltage of an auxiliary power supply connected between the arranged acceleration electrodes.
【請求項2】 ビーム孔を有する複数の加速電極がそれ
ぞれ複数の電源に接続され加速電極間に存在するイオン
を加速してイオンビームを発生する複数のイオン源と、
各イオン源からのイオンビームを中性粒子によるビーム
に変換して入射対象の入射ポートまでそれぞれ導く複数
のビーム伝送路を有する真空容器とを備えた中性粒子入
射装置において、前記真空容器中のイオンビームの熱負
荷分布を測定する熱負荷分布測定手段と、熱負荷分布測
定手段の測定値を基に前記加速電極のうち最高加速電圧
を発生する加速電極間に接続された主電源の電源電圧の
変化に合わせて、ビーム孔が互いに変位して配置された
加速電極間に接続された補助電源の電源電圧を調整する
電源電圧調整手段とを備えている中性粒子入射装置の制
御装置。
2. A plurality of accelerating electrodes each having a beam hole are connected to a plurality of power sources, respectively, and a plurality of ion sources for accelerating ions existing between the accelerating electrodes to generate an ion beam;
A vacuum container having a plurality of beam transmission paths each of which converts an ion beam from each ion source into a beam of neutral particles and guides the beam to an incident port of an incident object, in a neutral particle incident device, A heat load distribution measuring means for measuring a heat load distribution of the ion beam; and a power supply voltage of a main power supply connected between the accelerating electrodes which generate the highest accelerating voltage among the accelerating electrodes based on a measured value of the heat load distribution measuring means. And a power supply voltage adjusting means for adjusting a power supply voltage of an auxiliary power supply connected between the accelerating electrodes whose beam holes are displaced from each other in accordance with the change in the power supply voltage.
【請求項3】 熱負荷分布測定手段は、ビーム伝送路に
挿入されてビームを受ける受熱部を備え、この受熱部
は、ビーム伝送路の軸心を中心として両側がイオン源側
に漸次近づく複数の傾斜面を有し、各傾斜面がビーム伝
送路の軸心から側壁まで形成されてなる請求項1または
2記載の中性粒子入射装置の制御装置。
3. The heat load distribution measuring means includes a heat receiving portion which is inserted into the beam transmission path and receives a beam. The heat receiving portion includes a plurality of heat receiving portions whose both sides gradually approach the ion source with respect to the axis of the beam transmission path. 3. The control device for a neutral particle injector according to claim 1, wherein the inclined surfaces are formed from the axis of the beam transmission path to the side wall.
【請求項4】 熱負荷分布測定手段は、各ビーム伝送路
に挿入されてビームを受ける複数の受熱部を備え、各受
熱部は、各ビーム伝送路の軸心を中心として両側がイオ
ン源側に漸次近づく複数の傾斜面を有し、各傾斜面が各
ビーム伝送路の軸心から側壁まで形成され、且つ各受熱
部の傾斜面のうち相隣接する傾斜面の端部が互いに接続
されてなる請求項2記載の中性粒子入射装置の制御装
置。
4. The thermal load distribution measuring means includes a plurality of heat receiving sections inserted into each beam transmission path to receive a beam, and each heat receiving section has an ion source side on both sides around the axis of each beam transmission path. A plurality of inclined surfaces gradually approaching to each other, each inclined surface is formed from the axis of each beam transmission path to the side wall, and ends of adjacent inclined surfaces among the inclined surfaces of each heat receiving portion are connected to each other. The control device for a neutral particle injector according to claim 2, wherein
【請求項5】 ビーム孔を有する複数の加速電極がそれ
ぞれ複数の電源に接続され加速電極間に存在するイオン
を加速してイオンビームを発生する複数のイオン源と、
各イオン源からのイオンビームを中性粒子によるビーム
に変換して入射対象の入射ポートまでそれぞれ導く複数
のビーム伝送路を有する真空容器とを備えた中性粒子入
射装置を運転するに際して、前記真空容器中のイオンビ
ームの熱負荷分布を測定し、この測定値を基に、前記加
速電極のうち最高加速電圧を発生する加速電極間に接続
された主電源の電源電圧の変化に合わせて、ビーム孔が
互いに変位して配置された加速電極間に接続された補助
電源の電源電圧を調整することを特徴とする中性粒子入
射装置の制御方法。
5. A plurality of ion sources each having a plurality of accelerating electrodes having beam holes connected to a plurality of power sources and accelerating ions existing between the accelerating electrodes to generate an ion beam;
When operating a neutral particle injector including a vacuum vessel having a plurality of beam transmission paths that convert an ion beam from each ion source into a beam of neutral particles and guide them to an incident port of an incident target, The heat load distribution of the ion beam in the container is measured, and based on the measured value, the beam is adjusted according to the change in the power supply voltage of the main power supply connected between the accelerating electrodes that generate the highest accelerating voltage among the accelerating electrodes. A method for controlling a neutral particle injector, comprising: adjusting a power supply voltage of an auxiliary power supply connected between acceleration electrodes whose holes are displaced from each other.
【請求項6】 電源電圧の変更に伴う熱負荷分布の測定
値が設定値の範囲内に入らないときにはイオンビームの
発生を停止することを特徴とする中性粒子入射装置の制
御方法。
6. A control method for a neutral particle injector, wherein generation of an ion beam is stopped when a measured value of a heat load distribution accompanying a change in a power supply voltage does not fall within a set value range.
JP8288095A 1996-10-30 1996-10-30 Control device of neutral particle incident device and control method thereof Pending JPH10132976A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170700A (en) * 2000-11-30 2002-06-14 Japan Atom Energy Res Inst Control device and control method of neutral beam injector

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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