JT-60U ECHジャイロトロン用超伝導コイルの運転経験

Operational experiences of the super conducting magnet for a gyrotron of the JT-60U ECH system

五十嵐 浩一*; 関 正美; 下野 貢; 寺門 正之; 石井 和宏*; 高橋 正己*

Igarashi, Koichi*; Seki, Masami; Shimono, Mitsugu; Terakado, Masayuki; Ishii, Kazuhiro*; Takahashi, Masami*

JT-60Uにおける電子サイクロトロン加熱(ECH)装置は、局所加熱あるいは電流駆動をすることが可能であり、動作周波数110GHzにおいて、出力約1MW,最大パルス幅5秒を出力するジャイロトロン4基を用いる。電子サイクロトロン波によるジャイロトロンが110GHzの高周波を発振するために必要な超伝導コイル(以降SCMと記す)は、ジャイロトロン内部のキャビティ付近に最大4.5Tの強磁場を発生する。この超伝導コイルの特徴は、4Kヘリウム冷凍機をコイルに搭載することによって、液体窒素を全く使用することなく運転することが可能であり、メンテナンス性が非常に優れていることである。ジャイロトロン用超伝導コイルを高出力・長パルスの環境で長期間継続運転した経験の報告は、これまであまりなく、大変貴重である。ジャイロトロン用超伝導コイルの運転経験から、ECH装置の運転における以下のような重要な知見を得た。4Kヘリウム冷凍機の交換時期の推定方法を試案して、ECH装置の順調な運転に寄与した。さらに、4Kヘリウム冷凍機停止が、150時間以下の場合には再起動後200時間程度以内でSCMの温度が通電可能温度(5.0K以下)まで到達することを実証できた。

The JT-60U electron cyclotron heating (ECH) system can heat plasmas locally and drive a plasma current with four 1 MW-5 sec gyrotrons. The super conducting magnets (SCM) are required for oscillation of the gyrotron at a working frequency of 110 GHz. The SCM provides a high magnetic field of 4.5T at the cavity inside the gyrotron. This SCM system is characterized by (1) operation without liquid Helium owing to a 4 K-refrigerator applied to the magnetic coils, (2) easy maintenance. Operational experiences about the SCM system through a long term experiment for a high power gyrotron are very valuable. According to those operational experiences, it is clarified the 4 K-refrigerator should be renewed in oder to keep low temperature of the SCM. It is also found that 200 hours or less are required for the super conducting condition (5K) after long stopping time of the refrigerator up to 150 hours. This is useful information for making a plan about ECH experiments.