核融合プラズマ加熱電流駆動用大電力ミリ波帯高周波入射システムに関する研究

Research and development of high power millimeter wave injection system for fusion plasma heating and current drive

高橋 幸司

Takahashi, Koji

本論文は、核融合プラズマの高性能化に不可欠な大電力ミリ波帯高周波加熱電流駆動装置における入射システムに関する研究について述べたものである。まず、そのシステムの最適設計に反映させることを目的とし、コルゲート導波管を用いた全長60mの伝送システムを構築し、効率88%で世界初のMWレベルの伝送実証(0.82MW-2sec)に成功し、有効性を明確にした。また、偏波の最適化によるプラズマの高効率加熱を実証し、結合性能の最適化手法を開発した。大電力ミリ波帯高周波窓に関して、人工ダイアモンド窓の1MW-定常伝送性能,ITERレベルの耐中性子照射特性等を明らかにし、ダイアモンド窓が十分に使用可能であることを示した。核融合炉用先端可動型入射システムの構造設計及び解析,核解析を行い、ほぼ全ての機器の有効性を確認した。一方、システムの支持部に許容値(10MNm)を越える電磁力が作用することが判明し、重量低減,絶縁構造等の対策が必要であることを明らかにした。将来炉(発電実証炉)用として、角形コルゲート導波管と導波管の入口側に設置する可動ミラーから構成する遠隔駆動型入射システムの提案及びプロトタイプの製作を行い、周波数170GHzでほぼ設計通り10の放射角制御特性が得られ大電力で遠隔駆動型ミリ波帯高周波入射システムの原理実証に成功した。

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