中性粒子ビーム入射加熱装置

ITERの中性粒子ビーム入射加熱装置は、日本と欧州で分担して機器を調達します。日本では「1MV電源高圧部」、「高電圧(HV)ブッシング」、「加速器」の調達を担当しています。「1MV電源高圧部」及び「高電圧(HV)ブッシング」については、ITER用の2基分＋先行試験施設（NBTF）用の1基分を調達し、ビーム源中の加速器については、ITER用の1基分を日本が調達します。

ITER NBI電源の加速電極用電源の一次側電力は、商用電源から欧州調達のコンバーター/インバーターを介して日本調達の高電圧発生部に受電されます。高電圧発生部において、昇圧トランス及び整流器を通して、1段あたり-200kVの直流高電圧が発生します。これを5段直列に接続することで、最大-1MVの高電圧が得られます。フィルターを通してリップルを除去後、絶縁ガスを封入した伝送ラインを通って高電圧の電気が運ばれ、途中でイオン源用の電源電圧、冷却水、運転用のH₂/D₂ガスが伝送ラインに合流します。それらは、ガス/真空境界を形成するHVブッシングを通して、真空中に配置されるビーム源に供給されます。

ITERのNBIは同構成の2系統で出来ています。NBIの構成は各系統とも、直流高電圧を発生させる直流発生器、発生した高電圧を絶縁ガス中で約100mにわたって伝送する伝送ライン、イオン源用の電源を格納する高電位デッキ１、高電位デッキ1に接地から給電する1MV絶縁変圧器、冷却水・ガスを導入する高電位デッキ２、絶縁ガス雰囲気と真空の境界を形成する高電圧ブッシング、中性粒子ビームを発生させるビーム源＋ビームライン、及び各機器の絶縁性能試験用の試験用電源等で構成されます。

ITERの中性粒子ビーム入射はJT-60等従来の機器の中性粒子ビーム入射に比べて、ビームパワーが4倍、パルス幅が36倍と非常に高い性能が要求されています。そのため、ITERに先行してイタリア/パドヴァに中性粒子ビーム入射装置1基分の実スケールモックアップを製作し、実際に日欧調達機器を組合せて機器の統合性能実証試験を行っています。

直流1 MVの超高電圧を周囲から絶縁するため、6気圧の六フッ化硫黄（SF6）ガス中に加速器を設置しています。

ITER加速器には、QSTが開発を進めてきた多孔多段型加速器が採用されています。現在、MTFは1 MVの負イオンビーム加速試験ができる世界で唯一の装置であり、ITER加速器と同様の加速器構成（電極間ギャップ、ビーム孔ピッチ）に改良して、ITERの要求性能を満たすビームの生成・加速を実証する研究開発を実施中です。

加速器はITERの要求性能達成に向けて、負イオン電流密度とビームエネルギーが着実に上昇しています。低エネルギー領域では300秒のビーム加速を達成し、高エネルギー領域では長時間ビーム加速試験を実施しています。