Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences66878610.31857/S0367292124040091QDDEGYTOKAMAKSТОКАМАКИReview ArticleStudy of the Method of Photon Neutralization of Powerful Beams of Negative Ions at the Budker Institute of Nuclear PhysicsИсследование метода фотонной нейтрализации мощных пучков отрицательных ионов в ИЯФ СО РАНPopovS. S.ПоповС. С.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suAtlukhanovM. G.АтлухановМ. Г.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suBurdakovA. V.БурдаковА. В.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suIvanovA. A.ИвановА. А.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suKurkuchekovV. V.КуркучековВ. В.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suSaninA. L.СанинА. Л.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suSkovorodinD. I.СковородинД. И.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suTrunevY. A.ТруневЮ. А.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suShikhovtsevI. V.ШиховцевИ. В.
Russian Federation
s.s.popov@inp.nsk.suBudker Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesИнститут ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАНNovosibirsk State UniversityНовосибирский государственный университетNovosibirsk State Technical UniversityНовосибирский государственный технический университет2711202450449150127022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668786

A short review of the studies carried out at the Budker Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences (BINP SB RAS) on the photon neutralization of the beams of negative ions is presented. The principal distinctive feature of the presented approach consists in the nonresonant accumulation of photons in a limited space. Their confinement is based on the adiabatic motion of photons in a system of concave mirrors, which is insensitive to the quality of the injected radiation. An analysis is carried out of the possibility of using the neutralizer based on such a nonresonant photon trap in large-scale installations such as ITER and TRT, and a future experiment is described on the photon neutralization using a beam of negative hydrogen ions with energy up to 130 keV and a current of about 10 mA.

Представлен краткий обзор исследований, проводимых в ИЯФ СО РАН по теме фотонной нейтрализации пучков отрицательных ионов. Принципиальное отличие представленного подхода в нерезонансном накоплении фотонов в ограниченном пространстве. Удержание основано на адиабатическом движении фотонов в системе вогнутых зеркал, которое нечувствительно к качеству инжектируемого излучения. Проведен анализ перспектив нейтрализатора на основе нерезонансной фотонной ловушки в крупномасштабных установках типа ИТЭР и ТРТ, а также описан подготавливаемый эксперимент по фотонной нейтрализации на пучке отрицательных ионов водорода с энергией до 130 кэВ, током около 10 мА.

photoneutralizationnonresonant photon trapadiabatic invariantsoptical fiber laserITERTRTфотонейтрализациянерезонансный фотонный накопительадиабатические инвариантыволоконный лазерИТЭРТРТМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationHemsworth R., Decamps H., Graceffa J., Schunke B., Tanaka M., Dremel M., Tanga A., De Esch H.P.L., Geli F., Milnes J., Inoue T., Marcuzzi D., Sonato P. and Zaccaria P. // Nucl. Fusion. 2009. V. 49. P. 045006. DOI: 10.1088/0029—5515/49/4/045006Dimov G. I., Roslyakov G. V. // Nucl. Fusion. 1975. V. 15 P. 551. DOI: 10.1088/0029-5515/15/3/021.Branscomb L. M., Smith S. J. // Phys. Rev. Lett. 1955. V. 98. P. 1028.Smith S. J., Burch D. S. // Phys. Rev. Lett. 1959. V. 2. P. 165.Frolov A. M. // J. Phys. B: Atomic Mol. Opt. Phys. 2004. V. 37. P. 853.Hemsworth R. S., Boilson D. // AIP Conference Proceed. 2017. V. 1869. P. 060001. DOI: 10.1063/1.4995788.Fink J. H., Frank A. M. Photodetachment of electrons from negative ions in a 200 keV deuterium beam source. Lawrence Livermore Natl. Lab., 1975. UCRL-16844.Vanek V., Hursman T., Copeland D., Goebel D. // Proc. 3rd Int. Symp. Production and Neutralization of Negative Ions and Beams, Brookhaven, 1983. P. 568.Chaibi W., Blondel C., Cabaret L., Delsart C., Drag C., Simonin A. // AIP Confer. Proceed. 2009. V. 1097. P. 385.Kovari M., Crowley B. // Fusion Engineer. Design. 2010. V. 85. P. 745.Simonin A. Jocelyn Achard, Achkasov K., Bechu S., Baudouin C., Baulaigue O., Blondel C., Boeuf J. P., Bresteau D., Cartry G., Chaibi W., Drag C., H.P.L. de Esch, Fiorucci D., Fubiani G., Furno I., Futtersack R., Garibaldi P., Gicquel A., Grand C., Guittienne Ph., Hagelaar G., Howling A., Jacquier R., Kirkpatrick M. J., Lemoine D., Lepetit B., Minea T., Odic E., Revel A., Soliman B. A. and Teste1 P. // Nucl. Fusion 2015. V. 55. P. 123020. DOI: 10.1088/0029-5515/55/12/123020.Fiorucci D., Feng J., Pichot M., Chaibi W. // AIP Confer. Proc. 2015. V. 1655. P. 050010. DOI: 10.1063/1.4916467.Fiorucci D., Fassina A. // European Phys. J. D. 2022. V. 76. P. 141. DOI: 10.1140/epjd/s10053-022-00457-9.https://www.ipgphotonics.com/ru/products/lasers/nepreryvnye-lazery-vysokoy-moshchnosti [seriya-yls].Popov S. S., Atlukhanov M. G., Burdakov A. V. & Ushkova M. Yu. // Opt. Spectrosc. 2016. V. 121. P. 160. DOI: 10.1134/S0030400X16070183.Оптика и спектроскопия, 2016. Т. 121. № 1. С. 172—176.Popov S. S., Atlukhanov M. Yu., Burdakov A V. and Ushkova M. Yu. // Laser Phys. 2018. V. 28. P. 096201. DOI: 10.1088/1555-6611/aacb54.Popov S. S., Atlukhanov M. G., Burdakov A. V., Ivanov A. A., Kasatov A. A., Kolmogorov A. V., Vakhrushev R. V., Ushkova M. Yu., Smirnov A. and Dunaevsky A. // Nucl. Fusion. 2018. V. 58. P. 096016. DOI: 10.1088/1741-4326/aacb02.Popov S. S., Atlukhanov M. G., Burdakov A. V., Ivanov A. A., Kolmogorov A. V., Ushkova M. Yu., Vakhrushev R. V. // AIP Confer. Proc. 21. 2018. P. 2011. P. 060005. DOI: 10.1063/1.5053334.Бельченко Ю. И., Бурдаков А. В., Давыденко В. И., Горбовский А. И., Емелев И. С., Иванов А. А., Санин А. Л., Сотников О. З. // Физика плазмы. 2021. T. 47. С. 1031. DOI: 10.31857/S0367292121110135.Belchenko Y. I., Davydenko V. I., Derevyankin G. E., Dimov G. I., Dudnikov V. G., Morosov I. I., Roslyakov G. V., Schabalin A. L. // Rev. Sci. Instrum. 1990. V. 61. P. 378.Sanin A., Belchenko Yu., Ivanov A., Gmyrya A. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. P. 123314. DOI: 10.1063/1.5128590.