Impulsy jonów ujemnych umożliwiają postęp prac nad fuzją jądrową
Ujemny jon wodoru, zwany również jonem wodorkowym, jest zwykłym atomem wodoru z dodatkowym elektronem. Dodanie tego dodatkowego elektronu powoduje nadwyżkę ładunku ujemnego i powstanie odpowiedniego jonu. Obecnie, w szeregu zaawansowanych eksperymentów fizycznych, szeroko stosowane są źródła jonów ujemnych sterowane falami o częstotliwości radiowej (RF, Radio Frequency). Co więcej, akceleratory nowej generacji wymagać będą długich impulsów i wysokiej gęstości jonów ujemnych. Finansowany w Europie projekt HP NIS z sukcesem podjął trudne zadanie badania tych źródeł jonów i wytwarzania wymaganych impulsów. Jony ujemne są ekstrahowane ze źródła jonów, a następnie przyspieszane w akceleratorze liniowym (LINAC) przed wstrzyknięciem do pierścieni kompresyjnych. Obecność cezu zmienia właściwości ekstrakcji jonów ze źródła. W projekcie HP NIS zastosowano źródło RF niezawierające cezu. Opracowany innowacyjny układ doświadczalny pozwolił na wytworzenie impulsu o rekordowej mocy. Natężenie prądu osiągnęło 54 miliampery. Otwór ekstrakcyjny o średnicy 6,5 mm pozwolił na uzyskanie gęstości prądu sięgających 163 miliampery na centymetr kwadratowy. W żadnej międzynarodowej grupie badawczej pracującej z źródłami wodorowymi niezawierającymi cezu nigdy wcześniej nie uzyskano takich rekordowo wysokich wartości. Wysokie natężenie prądu i wysoka gęstość prądu nie są jedynymi wymaganiami wobec źródła jonów. Bardzo ważny jest również czas trwania impulsu jonowego, czyli jego długość. W projekcie HP NIS uzyskano zwiększone długości impulsu i osiągnięto rekordowy czas jego trwania wynoszący 3 milisekundy. Połączenie natężenia i długości pozwoliło na uzyskanie najdłuższego i najintensywniejszego jak dotąd impulsu pochodzącego ze źródła objętościowego. Uzyskane wyniki ułatwią przyszłe badania w obszarach fuzji jądrowej, w których duże znaczenie mają źródła jonów ujemnych.
