JT-60Uにおける電子サイクロトロン加熱・電流駆動技術の進展

Progress of electron cyclotron heating/current drive technology in JT-60U

森山 伸一; 池田 佳隆; 関 正美; 坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健*; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; 福田 武司*; 井手 俊介; 今井 剛; 藤井 常幸

Moriyama, Shinichi; Ikeda, Yoshitaka; Seki, Masami; Sakamoto, Keishi; Kasugai, Atsushi; Takahashi, Koji; Kajiwara, Ken*; Isayama, Akihiko; Suzuki, Takahiro; Fukuda, Takeshi*; Ide, Shunsuke; Imai, Tsuyoshi; Fujii, Tsuneyuki

局所電流駆動によってプラズマ中の磁気的揺動を抑えたり、電流分布を最適に制御することは、より高いプラズマ性能を得るための鍵である。JT-60Uでは電子サイクロトロン加熱装置を用いて加熱及び局所電流駆動の実験を行っている。新型アンテナはポロイダル方向に加えてトロイダル方向にもビームをスキャンできる機能を実現するため、2つの角度可変反射鏡を用いる設計とした。ポロイダルスキャンにより加熱,電流駆動の位置を変化させることができる。この機能を用い、新古典テアリングモード(NTM)の位置を検出し、入射角度をフィードバック制御して揺動を抑制することに成功した。一方トロイダルスキャンは、局所的な逆電流駆動や電流を駆動しない加熱を可能にした。高周波を発振する電子管では、高周波吸収体を内蔵することで寄生発振を抑制して長パルス化が可能になり、2.8MW3.6秒間(約10MJ)という世界最高の入射エネルギーを得た。また、電子管のアノード電圧を高速でON/OFFする技術を用いて従来困難であった入射パワーの変調を可能にし、プラズマの熱パルス伝搬を調べる実験を行うことができた。

An optimization of current profile is a key issue for attaining higher plasma performance in Tokamak, such as stabilization of neo-classical tearing mode (NTM) and control of internal transport barrier (ITB). In JT-60U, a high power electron cyclotron heating (ECH) system at 110 GHz has been developed for local plasma heating and current drive. We have demonstrated the technical feasibility of the antenna which can scan EC beam in both toroidal and poloidal directions. The toroidal scan enabled co- and counter- current drive and also pure plasma heating. An automatic stabilization of the NTM was demonstrated by means of current drive at the location of magnetic island using a feedback control of poloidal beam angle. The total injected power has been extended to 2.8 MW for 3.6 sec and each gyrotron delivers ~ 1 MW for 5 sec. This world record of the injection energy was attained by an upgrade of the gyrotron using RF absorber in the beam tunnel to suppress the parasitic oscillation and improvement of the transmission efficiency of the waveguide system.