study of the radiofrequency power supply system for the ion source of the iter neutral beam injector

The Neutral Beam Injector, one of the main heating and current drive system of the International Thermonuclear Fusion Experimental Reactor ITER, will be equipped with a Radio Frequency system to produce inside the negative ion source a low-temperature plasma. The RF system is basically composed of a RF generator, a power transmission line, a matching network and the electric load, a coil that via inductive coupling produce a plasma inside the source chamber. The thesis describes a model of the electric load, taking into account the eddy currents flowing along the passive structure near the coil and including a simple electric model of the plasma. The results of the simulation are compared with those obtained during an experimental campaign carried out on an ion source at the Institute of Plasma Physics in Garching (D). Then, a 2D finite element thermal model of the SF6-insulated coaxial structure housing the power transmission line, is introduced, allowing to calculate detailed thermal maps during NBI operation. The code outputs in terms of temperature of the main components, are compared with the result of a simple analytical model.

L’iniettore di particelle neutre, uno dei principali sistemi per il riscaldamento e il current drive per il Thermonuclear Fusion Experimental Reactor ITER, sar´a fornito con un sistema a Radio Frequenza per la produzione all’interno della sorgente di ioni negativi di un plasma a bassa temperatura. Il sistema RF ´e essenzialmente composto da un generatore RF, una line di trasmissione di potenza, una unit´a di adattamento e il carico elettrico, una bobina che mediante accoppiamento magnetico produce un plasma all’interno della sorgente. Questa tesi descrive un modello del carico elettrico, considerando le correnti indotte che scorrono nelle strutture passive vicine alla bobina e includendo un modello semplice del plasma. I risultati delle simulazioni sono confrontati con quelli ottenuti da una campagna sperimentale condotta su una sorgente di ioni presso l’Istituto di Fisica dei Plasmi a Garching (D). Inoltre, ´e presentato un modello termico ad elementi finiti della struttura coassiale isolata in SF6 che contiene la linea di trasmissione di potenza, che ha permesso il calcolo dettagliato delle mappe termiche durante il funzionamento dell’NBI. I risultati del codice, in merito alla temperatura dei principali componenti sono stati confrontati con quelli di un semplice modello analitico.