Design and development of EC H&CD antenna mirrors for ITER

ITER用EC H&CDアンテナミラーの開発

高橋 幸司; 小林 則幸*; 春日井 敦; 坂本 慶司

Takahashi, Koji; Kobayashi, Noriyuki*; Kasugai, Atsushi; Sakamoto, Keishi

ITER用EC H&CDアンテナは、8あるいは9のRFビーム束を可動ミラーで反射しプラズマに入射する。1ビームあたりのパワーは1MWで、ミラーの大きさは250360mm、厚みは50mmである。中性子照射,プラズマ熱流束,RFビーム反射時の損失パワーを考慮すると、ピーク熱負荷は3.17MW/mである。このとき、プラズマ不純物等によるミラー表面の電気抵抗増加(4倍)を考慮している。この条件下における熱応力解析の結果、ミラー本体に銅合金、内部に設置する水冷却配管にステンレスを採用することで、構造成立性の見通しを得た。EC H&CDアンテナシステムとして、アンテナ後方に設置する真空窓や閉じ込め磁場を作る超伝導コイルの遮蔽性能が課せられる。その遮蔽を目的として、マイターベンドを用いてシステム内の伝送ラインを屈曲構造にする必要がある。今回、そのベンドミラーについて、ITER設計をもとにモックアップを製作し、大電力伝送実験を行った。ミラー表面は銅合金(厚み5mm)、それ以外はステンレス製である。パワー/パルス幅450kW/5.0secの伝送実験の結果、ベンドミラーでの損失は伝送パワーの0.2%となり、銅合金の電気抵抗2.010mを考慮した計算とよく一致する結果となった。

In the ITER, an EC H&CD steering antenna mirror was designed to reflect eight or nine 1MW-wave beams. The cross-section and thickness of the mirror are 250360 mm and 50mm, respectively. The thermal and stress analysis under the ITER condition show that the copper alloy(DSCu) mirror with stainless steel cooling tubes inside is considered acceptable. The EC H&CD antenna system for the ITER must have a dog-legged transmission lines so as to protect the diamond windows or superconducting magnets of a tokamak. A 90 miter bend, which consists of waveguides and a reflection mirror, is required to make the structure. The mock-up of the mirror based on the ITER design was fabricated and the high power transmission experiment was carried out. The mm-wave transmission with power/pulse length 450kW/5.0sec, was demonstrated. The ohmic loss is estimated to be 0.2%, which agrees with the calculation based on electrical resistivity of DSCu 2.010m.