Etude de l'acceleration electrostatique de faisceaux d'ions negatifs h#/d# de haute puissance. Application a l'accelerateur singap de 1 mev

Study of electrostatic acceleration of high power h#/d# negative ion beams. Application to a 1 mev singap accelerator

• Auteur / Autrice : Jérôme Bucalossi
• Direction : Jean-Louis Bobin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Dans le cadre du developpement d'un systeme d'injection de neutres pour le tokamak iter (international thermonuclear experimental reactor), nous etudions l'acceleration electrostatique des ions negatifs h#/d# jusqu'a 1 mev. A l'aide de simulations numeriques des trajectoires des ions en 3-d, nous mettons en evidence les limites du concept d'acceleration multi-ouvertures multi grilles, concept de reference actuel pour iter, et nous demontrons la pertinence d'un nouveau concept simplificateur appele singap. Dans un accelerateur singap, la pre-acceleration est assuree par un systeme triode multi-ouvertures classique jusqu'a une energie de 50 kev. Les faisceaux pre-acceleres sont ensuite regroupes pendant la post-acceleration, effectuee sur un seul espace (single gap) en n'utilisant qu'une seule lentille electrostatique de grande ouverture (single aperture). Nous avons etudie l'optique de la pre-acceleration sur l'accelerateur triode mono-ouverture inca de l'ecole polytechnique. Un diagnostic a ete mis au point pour mesurer l'emittance du faisceau pre-accelere. Nous trouvons une emittance normalisee effective de 0. 03. Mrad. Cm et une divergence minimale de 12 mrad (faisceaux de h#). Nous avons, en outre, montre l'influence des electrons co-extraits, de la pression dans la region de transport sur l'optique du faisceau, et compare l'experience a notre modele numerique. Sur l'accelerateur singap 1 mev, 100 ma, d# de cadarache, nous avons realise des faisceaux d'une duree d'une seconde jusqu'a une energie proche de 900 kev sans observer de claquage ht inter-electrode. L'optique singap a ete etudiee a l'aide d'un diagnostic de thermographie infrarouge donnant le profil 2-d du faisceau et d'un diagnostic mesurant le profil 1-d des neutres. La qualite optique du faisceau est satisfaisante, nous trouvons une divergence globale de 10 mrad, et les simulations numeriques sont en bon accord avec les resultats experimentaux.