Simulations for the cesium dynamics of the RF-driven prototype ion source for CRAFT N-NBI

Yang Yalong; Wu Yong; Liang Lizhen; Wei Jianglong; Zhang Rui; Xie Yahong; Liu Wei; Hu Chundong

doi:10.1016/j.net.2023.11.019

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저자정보: Yang Yalong (Anhui Province Key Laboratory of Intelligent Building and Building Energy Saving, Anhui Jianzhu University) Wu Yong (Anhui Province Key Laboratory of Intelligent Building and Building Energy Saving, Anhui Jianzhu University) Liang Lizhen (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences) Wei Jianglong (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences) Zhang Rui (Anhui Province Key Laboratory of Intelligent Building and Building Energy Saving, Anhui Jianzhu University) Xie Yahong (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences) Liu Wei (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences) Hu Chundong (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences)

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology Vol.56 No.4

발행연도: 2024.4

수록면: 1,145 - 1,152 (8page)

DOI: 10.1016/j.net.2023.11.019

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To realize an initial objective of the negative ion-based neutral beam injection (N-NBI) at the Comprehensive Research Facility for Fusion Technology (CRAFT) test facility, which targets an H0 beam power of 2 MW at an energy of 200–400 keV and a pulse duration of 100 s, it is crucial to study the cesium dynamics of the negative ion source. Here a numerical simulation program CSFC3D is developed and applied to simulate the distribution and time dynamics of cesium during short pulses. The calculations show that most of the cesium on the plasma grid (PG) area originates from the release of cesium that is accumulated within the ion source in the plasma phase. Increasing the wall temperature reduces the loss of cesium on the wall of the ion source. Furthermore, the thickness of the cesium monolayer is directly influenced by the PG temperature. Both simulated and experimental results demonstrate that maintaining the PG temperature between 180 ◦C and 200 ◦C is essential for enhancing the performance of the ion source and optimizing the cesium behavior.

#Neutral beam injection #CRAFT #Negative ion source #Cesium dynamics

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