Published November 1, 2015
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Journal article
R&D around a photoneutralizer-based NBI system (Siphore) in view of a DEMO Tokamak steady state fusion reactor
Creators
- Simonin, A.
- Achard, Jocelyn
- Achkasov, K.
- Béchu, Stéphane
- Baudouin, C.
- Baulaigue, O.
- Blondel, C.
- Boeuf, Jean-Pierre
- Cartry, Gilles
- Chaibi, W.
- Drag, C.
- de Esch, H.P.L.
- Fiorucci, D.
- Fubiani, G.
- Furno, I.
- Futtersack, R.
- Garibaldi, P.
- Gicquel, A.
- Grand, C.
- Guittienne, Ph
- Hagelaar, G J M
- Howling, A.
- Jacquier, R.
- Kirkpatrick, Michael J
- Lemoine, Didier
- Lepetit, Bruno
- Minea, T.
- Odic, E.
- Revel, A.
- Soliman, B.A.
- Teste, P.
Contributors
Others:
- Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
- Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM) ; Université Paris 13 (UP13)-Institut Galilée-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Physique des interactions ioniques et moléculaires (PIIM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC) ; Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Laboratoire Aimé Cotton (LAC) ; École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Groupe de Recherche Energétique, Plasmas et Hors Equilibre (LAPLACE-GREPHE) ; LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
- Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (ARTEMIS) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
- Helyssen
- Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (GeePs) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR) ; Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Laboratoire de physique des gaz et des plasmas (LPGP) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Accelerators and Ion sources Department, Nuclear Research Center (NRC)
Description
Since the signature of the ITER treaty in 2006, a new research programme targeting the emergence of a new generation of Neutral Beam (NB) system for the future fusion reactor (DEMO Tokamak) has been underway between several laboratories in Europe. The specifications required to operate a NB system on DEMO are very demanding: the system has to provide plasma heating, current drive and plasma control at a very high level of power (up to 150 MW) and energy (1 or 2 MeV), including high performances in term of wall-plug efficiency (η > 60%), high availability and reliability. To this aim, a novel NB concept based on the photodetachment of the energetic negative ion beam is under study. The keystone of this new concept is the achievement of a photoneutralizer where a high power photon flux (~3 MW) generated within a Fabry Perot cavity will overlap, cross and partially photodetach the intense negative ion beam accelerated at high energy (1 or 2 MeV). The aspect ratio of the beam-line (source, accelerator, etc.) is specifically designed to maximize the overlap of the photon beam with the ion beam. It is shown that such a photoneutralized based NB system would have the capability to provide several tens of MW of D 0 per beam line with a wall-plug efficiency higher than 60%. A feasibility study of the concept has been launched between different laboratories to address the different physics aspects, i.e., negative ion source, plasma modelling, ion accelerator simulation, photoneutralization and high voltage holding under vacuum. The paper describes the present status of the project and the main achievements of the developments in laboratories.
Abstract
International audienceAdditional details
Identifiers
- URL
- https://hal-amu.archives-ouvertes.fr/hal-02381781
- URN
- urn:oai:HAL:hal-02381781v1
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- UNICA