大出力クライストロンの高効率化に関する研究

Study on high efficiency high power Klystron

吉川 潔*; 大西 正規*; 山本 靖*; 督 壽之*; 平野 耕一郎  ; 佐久間 実

Yoshikawa, Kiyoshi*; Onishi, Masami*; Yamamoto, Yasushi*; Toku, Hisayuki*; Hirano, Koichiro; Sakuma, Minoru

本報告書は、京都大学原子エネルギー研究所と動力炉・核燃料開発事業団が、「大出力クライストロンの高効率化」に関して、共同で実施した研究結果を取りまとめたものである。本研究の目的は、加速器による消滅処理システムにおいて、電子加速に必要な高周波エネルギー発生用大出力・定常クライストロンの高効率化を図るための技術に関連して、電子ビーム輸送の物理モデル、コード検討・改良、及び電子ビーム直接発電基礎実験の予備的検討を行うことである。クライストロン管における電子銃部設計では、差分法によるE-GUNコードが複雑形状の電子銃設計には不向きなため、本研究では京都大学が開発した有限要素法KUADコードの改良で解決した。電子ビームと高周波電磁場との相互作用は、本研究では現在最も進んだ差分法によるFCIコードを参考に、より自由度・発展性の高い有限要素法を基礎とする高精度な計算モデル・計算アルゴリズムを完成させた。電子ビーム直接発電基礎実験用直接変換器の予備的設計では、70%にも達する高い理論電気エネルギー回収効率を確かめ、本技術が「加速器による消滅処理システム」において重要な役割を担うことを示した。以上の個別コードを改良し、クライストロン管内における全体的電子ビーム動特性が求められる総合化されたコード開発が今後の課題である。

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