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池田 佳隆; 春日井 敦; 森山 伸一; 梶原 健*; 関 正美; 恒岡 まさき*; 高橋 幸司; 安納 勝人; 濱松 清隆; 平内 慎一; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.435 - 451, 2002/09
被引用回数：26 パーセンタイル：82.29(Nuclear Science & Technology)JT-60Uにおける局所加熱と電流駆動を目的として、電子サイクロトロン周波数(ECRF)加熱装置を設計,開発し、運転を行った。周波数は、弱磁場側からの基本波Oモードを入射する110GHzを採用した。本システムは、単管出力1MWレベルのジャイロトロンを4本,その大電力を伝送する4本の伝送系,さらに2基のアンテナから構成される。エネルギー回収機構とダイヤモンド出力窓が、ジャイロトロンの特徴である。エネルギー回収機構を利用するとともに、その発振動作を考慮して高圧電源の改造を行うことにより、主電源が一定電圧制御の無いJT-60高周波加熱設備においてもジャイロトロンの発振を可能とした。またダイヤモンド出力窓の採用により、伝送系の伝搬モードに効率よく変換できる出力モードを実現し、低損失導波管の採用とあわせ、60mの長距離伝送においても約75%の高効率伝送を実現した。2基のアンテナは、高周波の入射方向をプラズマ放電中に制御可能であり、これにより局所的な加熱/電流分布制御を実現した。2000年には3系統によりプラズマ総入射パワー1.5~1.6MW,3秒までの運転を行い、電子温度15keVの達成や、MHD制御等の実験に用いられた。2001年には4系統のシステムが完成し、約3MWレベルの運転が実施された。
藤井 常幸; 今井 剛
Strong Microwaves in Plasmas 2000 Vol.2, p.615 - 628, 2000/00
最近の原研における電子サイクロトロン波帯(ECRF)コンポーネント及び同システムの開発について発表する。人工ダイヤモンドを使用した出力窓を持つITER用の原型ジャイロトロンを開発し、170GHzにおいて出力450KW/8秒の世界最高値を達成した。一方、実際の装置環境での使用を調査するため、JT-60Uを想定して110GHzジャイロトロンを試作し、現在までに1MW/0.5秒、0.3MW/5秒の出力を確認している。人工ダイヤモンドは高熱伝導率を有する等、中心部で高い出力密度の伝送に有利なガウス分布出力を可能とし、実際、出力窓からアンテナまでの伝送において高効率伝送(約75%)を実証した。試作コンポーネント等を用いた予備的なシステム開発ではJT-60Uに0.7MW/0.6秒の入射を行い、電子温度が約2.5keV上昇する等、顕著な電子加熱を観測した。
坂本 慶司; 春日井 敦; 恒岡 まさき; 高橋 幸司; 今井 剛; 假家 強*; 満仲 義加*
Review of Scientific Instruments, 70(1), p.208 - 212, 1999/01
被引用回数：68 パーセンタイル：94.41(Instruments & Instrumentation)大型の人工ダイヤモンドを用いたジャイロトロン用大電力電磁波出力窓を開発し、170GHzジャイロトロンへの搭載に成功した。人工ダイヤモンドは、熱伝導が1800W/mK以上と非常に大きく(銅の約5倍)、電磁波の吸収係数も従来材料に比べ低い。このため、従来、出力窓の急激な温度上昇により制限されていたジャイロトロン出力の大幅な向上が期待できる。ここで用いた出力窓の口径は83mm、厚みは2.23mmである。除熱構造は、熱伝導が高いため、周辺を水で冷却する方式とし、従来除熱のため窓を2枚用いて間に冷却材を流していたいわゆる表面冷却構造に比べ、大幅に簡素化され、信頼性が向上した。この窓を用いたことにより、ジャイロトロン出力として520kWで6.2秒、450kWで8秒を得、窓温度の上昇も約5秒で安定化した。これは、170GHzジャイロトロンの長パルス動作の限界であった出力170kWを大幅に上回るものであり、同時に出力エネルギーの世界記録を更新するものである。また、実験では500kWで1秒以上の動作1300回、累積出力エネルギー1.3GJを行い、出力窓及びジャイロトロンともに問題は生じなかった。
満仲 義加*; 平田 洋介*; 林 健一*; 伊藤 保之*; 坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 今井 剛
22nd International Conference on Infrared and Millimeter Waves Conference Digest, p.19 - 20, 1997/00
1MWジャイロトロンの出力窓熱負荷を低減するため、出力ミリ波を管内で分割し、複数の出力窓を通して出力後、管外で一つに合成してコルゲート導波管に結合させるジャイロトロン出力波分離/結合器を試作しその低電力試験を行った。初期モードは110GHzのTE22,6モードで、これをモード発生器で生成した後、導波管型モード変換器に入射し、位相補正ミラー系に入射し、これにより電磁ビームを出力窓位置で2分割する。その後、再び位相補正ミラーを用い、2つのビームを1つに結合させ、コルゲート導波管に入射させる。出力窓相当位置及びコルゲート導波管結合位置でのミリ波電力分布をx-yスキャナを用いて測定したところ、計算と良く一致することを確認した。
春日井 敦; 坂本 慶司; 恒岡 まさき; 前原 直; 永島 孝; 今井 剛; 假家 強*; 岡崎 行男*; 白井 信行*; 岡本 正*; et al.
Fusion Engineering and Design, 26, p.281 - 286, 1995/00
被引用回数：7 パーセンタイル：59.15(Nuclear Science & Technology)大型トカマクの核融合実験装置では、ECHとして周波数100GHz帯、全体で20MW程度の高周波電力が必要となり、1本あたり1MW以上、高効率、連続動作可能な発振器が不可欠である。このため原研ではミリ波帯のジャイロトロンの開発を進めている。すでに120GHz、460kW-0.1秒のジャイロトロンの開発に成功しているが、今回世界のトップレベルである110GHz、出力500kW級、1秒以上の発振が可能なモード変換器内蔵型ジャイロトロンを開発した。実験では2msecの短パルスで550kWの最大出力が得られ、長パルス動作では1.3秒-410kWを達成した。ほぼ設計通りの動作を確認し、今後の更なる長パルス、高効率化に対する知見が得られた。
