Operational progress of the 110GHz-4MW ECRF heating system in JT-60U

JT-60U 110GHz-4MW ECRF加熱装置の運転性能の進展

藤井 常幸; 関 正美; 森山 伸一; 寺門 正之; 篠崎 信一 ; 平内 慎一; 下野 貢; 長谷川 浩一; 横倉 賢治; JT-60チーム

Fujii, Tsuneyuki; Seki, Masami; Moriyama, Shinichi; Terakado, Masayuki; Shinozaki, Shinichi; Hiranai, Shinichi; Shimono, Mitsugu; Hasegawa, Koichi; Yokokura, Kenji; JT-60 Team

JT-60U電子サイクロトロン波帯(ECRF)加熱装置は高性能プラズマの実現のために活用されている。その出力は周波数110GHzで4MWである。JT-60U ECRF加熱装置で使用するジャイロトロンの出力は、そのアノード電圧を制御することで、制御できる。これを利用して、プラズマへの入射パワーを変調するために、アノード電圧制御器を開発し、出力0.7MWで、変調周波数10500Hzを達成した。また、このアノード電圧制御器を使用して、入射パルス幅を5秒から16秒まで伸長することに成功した。このような長パルスにおいて、アルミナ製のDCブレークの最大温度は約140度に達した。これを解析した結果、目標とするパルス幅30秒を実現するには、DCブレークの材料を低損失の材料に変更する必要があることが判明した。実時間制御でのECRF加熱による新古典テアリングモードの安定化を実証した。この実時間制御系では、ECE計測より10msごとに予測されるNTM発生領域を狙って、ECRFビームが入射される。

The JT-60U electron cyclotron range of frequency (ECRF) is utilized to realize high performance plasma. Its output power is 4 MW at 110 GHz. By controlling the anode voltage of the gyrotron used in the JT-60U ECRF heating system, the gyrotoron output can be controlled. Then, the anode voltage controller was developed to modulate the injected power into plasmas. This low cost controller achieved the modulation frequency 12 - 500 Hz at 0.7 MW. This controller also extended the pulse width from 5s to 16 s at 0.5 MW. For these long pulses, temperature rise of the DC break made of Alumina ceramics is estimated. Its maximum temperature becomes 140 deg. From the analysis of this temperature rise, DC break materials should be changed to low loss materials for the objective pulse width of 30 s. The stabilization of neoclassical tearing mode (NTM) was demonstrated by ECRF heating using the real-time system in which the ECRF beams are injected to the NTM location predicted from ECE measurement every 10 ms.