来自长脉冲负离子源的溢出电子研究

摘要 基于负离子的中性束注入是一种理想的大规模磁聚变装置的等离子体加热和电流驱动方法。由于对聚变负离子源的严格要求和难以开发的特性，长脉冲负离子源在中国的聚变技术综合研究设施的框架下得到了开发。该负离子源由单一的射频（RF）驱动等离子体源和三电极加速器组成。典型的提取和加速电压分别为4–8 kV和40–50 kV。在一次长脉冲（约100秒）束提取的过程中，真空容器内的气压急剧上升，低温泵的温度从8 K上升到20 K。此外，经过几次长脉冲射击后，容器壁出现了高温。束气相互作用的自洽模拟表明，作用在容器壁上的热负荷应由从加速器溢出的电子引起。这些溢出电子主要通过剥离或电离碰撞产生，并被共同提取的电子下游的偏转磁场强烈偏转。通过红外热成像测得的热点位置与模拟结果一致。为了解决这个问题，设计了一系列电子沉积装置，以避免溢出电子直接冲击低温泵和容器壁。结果表明，热点几乎被消除。