过粒子源110的磁场期间补偿任何射束偏移和偏转； -在预加速器111和高电压加速器150的轴线之间的偏移减少了共同流动的粒子去往 高电压加速器150的流入，并且防止高度加速的粒子（正离子和中性物）回流入预加速器 111和离子源110中。
[0100] 相反地，之前的系统在加速级之间不具有物理分离，并且因而，不允许在本文中作 为特征的轴向偏移。
[0101] 3. 3.低能射束线205的磁体将射束聚焦入单孔加速器150的进口中： _射束聚焦与多孔栅极系统相比促进了进入加速器150的射束的均一性。
[0102] 3. 4.单孔加速器的应用： _简化系统对准和射束聚焦； -促进气体泵送和从高能加速器150的次级粒子移除； -减少了到高能加速器150的电极上的射束损耗。
[0103] 3. 5.磁性透镜230在加速后使用，以补偿在加速器150中的过度聚焦并且形成准 平行的射束。
[0104] 在常规设计中，除了在加速器自身中之外，不存在用于射束聚焦和偏转的机构。
[0105] 4.0 中和器 170: 4. 1等离子中和器基于在壁处具有高磁场永磁体的多尖端等离子约束系统； -增加中性化效率； -使整体中性射束注入器损耗最小化。
[0106] 这些技术从未被考虑应用于大规模中性射束注入器中。
[0107] 4. 2光子中和器-光子阱基于具有高反射壁的圆柱形空腔阱并且利用高效率激 光进行泵送。
[0108]-进一步增大中性化效率； -使整体中性射束注入器损耗最小化。
[0109] 这些技术从未被考虑应用于大规模中性射束注入器中。
[0110] 5.0恢复器： 5. 1剩余离子能量恢复器的应用： -增大了注入器的整体效率。
[0111] 相反地，在常规设计中完全未预见到恢复。
[0112] 参考：
[1. ] L. ff. Alvarez, Rev. Sci. Instrum. 22, 705 (1951)
[2.] R. Hemsworth et al. Rev. Sc. Instrum., Vol. 67, p. 1120 (1996)
[3. ] Capitelli M. and Gorse C. IEEE Trans on Plasma Sci, 33, N. 6, p. 1832- 1844 (2005)
[4. ] Hemsworth R. S. , Inoue T. , IEEE Trans on Plasma Sci, 33, N. 6, p. 1799- 1813 (2005)
[5.] B. Rasser, J. van ffunnik and J. Los Surf. Sci. 118 (1982), p. 697 (1982)
[6. ] Y. Okumura, H. Hanada, T. Inoue et al. AIP Conf. Proceedings # 210, NY, p. 169-183(1990)
[7. ] 0. Kaneko, Y. Takeiri, K. Tsumori, Y. Oka, and M. Osakabe et al., "Engineering prospects of negative-ion-based neutral beam injection system from high power operation for the large helical device, " Nucl. Fus., vol. 43, pp. 692 - 699, 2003。
[0113] 虽然本公开容许各种修改和备选形式，但是已经在附图中显示了并且在本文中详 细描述了其具体实例。具体而言，所有的参考整体并入本文中。但是，应当理解的是，本发 明不限于公开的特定形式和方法，而是相反地，本发明意图覆盖落入所附权利要求的精神 和范围内的所有修改、等同和备选方案。
【主权项】
1. 一种基于负离子的中性射束注入器，其包括： 离子源，其适于产生负离子射束； 加速器，和 中和器，其中，所述离子源、加速器和中和器适于产生具有大约5丽的功率的中性射 束。2. -种基于负离子的中性射束注入器，其包括： 离子源，其适于产生负离子射束； 加速器，和 中和器，其中，所述离子源、加速器和中和器适于产生带有大约0. 50至I.OMeV的能量 的中性射束。3. 根据权利要求1所述的注入，其特征在于，所述离子源、加速器和中和器适于产生 具有大约0. 50至I.OMeV的能量的中性射束。4. 根据权利要求2所述的注入器，其特征在于，所述离子源、加速器和中和器适于产 生具有大约5MW的功率的中性射束。5. 根据权利要求1至4所述的注入器，其特征在于，所述离子源适于产生大约9A的负 离子射束。6. 根据权利要求1至4所述的注入器，其特征在于，所述加速器与所述离子源处于间 隔的关系。7. 根据权利要求6所述的注入器，其特征在于，所述加速器包括预加速器和高能加速 器。8. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，所述预加速器是所述离子源中的静电 多孔栅极。9. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，来自所述离子源的离子在注入所述高 能加速器中之前由所述预加速器预加速至120kV。10. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，还包括介于所述预加速器和高能加 速器之间的一对偏转磁体，其中，该对偏转磁体允许来自所述预加速器的射束在进入所述 高能加速器之前从轴线移开。11. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，所述离子源包括等离子箱和等离子 驱动器。12. 根据权利要求11所述的注入器，其特征在于，所述等离子箱和等离子驱动器的内 壁能够维持在大约150-200°C的升高的温度下，以防止它们的表面上的铯积聚。13. 根据权利要求12所述的注入器，其特征在于，所述等离子箱和驱动器包括流体歧 管和通路，以使高温流体循环。14. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，还包括分配歧管，以用于将铯直接供 应在所述加速器的等离子栅极上。15. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，所述预加速器包括外部磁体，以在离 子提取和预加速区域中偏转共同提取的电子。16. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，还包括泵送系统，以从预加速间隙泵 出气体。17. 根据权利要求14所述的注入器，其特征在于，所述等离子栅极受到正偏压，以弹 回流动的正离子。18. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，所述高能加速器通过包括低能射束 传输线的过渡区域与所述离子源间隔开。19. 根据权利要求18所述的注入器，其特征在于，所述过渡区域包括弯转磁体、真空 泵和铯阱。20. 根据权利要求19所述的注入器，其特征在于，所述弯转磁体将所述射束偏转和聚 焦至所述高能加速器的轴线上。21. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，还包括磁性透镜，其跟在所述加速器 后面来补偿所述加速器中的过度聚焦，并且来形成准平行射束。22. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，所述中和器包括等离子中和器，所述 等离子中和器基于在壁处具有高磁场永磁体的多尖端等离子约束系统。23. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，所述中和器包括光子中和器，所述光 子中和器基于具有高反射壁的圆柱形空腔，并且利用高效率激光进行泵送。24. 根据权利要求22所述的注入器，其特征在于，所述中和器包括光子中和器，所述 光子中和器基于具有高反射壁的圆柱形空腔，并且利用高效率激光进行泵送。25. 根据权利要求1和2所述的注入器，其特征在于，还包括剩余离子能量恢复器。26. 根据权利要求6所述的注入器，其特征在于，还包括剩余离子能量恢复器。27. 根据权利要求7所述的注入器，其特征在于，还包括剩余离子能量恢复器。
【专利摘要】一种基于负离子的中性射束注入器包括负离子源、加速器和中和器，以产生具有大约0.50至1.0MeV的能量的大约5MW的中性射束。通过离子源产生的离子在注入高能加速器发射之前由静电多孔栅极预加速器预加速，该预加速器用来从等离子提取离子射束并且加速至需要的射束能量的一部分。来自离子源的射束行进穿过一对偏转磁体，该对偏转磁体允许射束在进入高能加速器之前从轴线移开。在加速到满能量之后，射束进入中和器，在此其被部分地转换成中性射束。剩余的离子种类通过磁体分离，并被导入静电能量转换器中。中性射束行进穿过闸门阀并进入等离子隔室。
【IPC分类】G21B1/15
【公开号】CN104903967
【申请号】CN201380057640
【发明人】Y.I.贝尔钦科, A.V.伯达科夫, V.I.戴维登科, G.I.迪莫夫, A.A.伊瓦诺夫, V.V.科贝茨, A.N.斯米尔诺夫, M.W.宾德鲍尔, D.L.塞维尔, T.E.理查森
【申请人】Tri 阿尔法能源公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年9月4日
【公告号】CA2883669A1, EP2893536A2, WO2014039579A2, WO2014039579A3