JT-60U ECH装置出力変調技術の開発

Development of the power modulation technique in JT-60U ECH system

寺門 正之; 下野 貢; 澤畠 正之; 篠崎 信一 ; 五十嵐 浩一; 佐藤 文明; 和田 健次; 関 正美; 森山 伸一

Terakado, Masayuki; Shimono, Mitsugu; Sawahata, Masayuki; Shinozaki, Shinichi; Igarashi, Koichi; Sato, Fumiaki; Wada, Kenji; Seki, Masami; Moriyama, Shinichi

臨界プラズマ試験装置(JT-60U)では、プラズマの熱伝導率を測定し閉じ込め性能を調べるため、電子サイクロトロン加熱(ECH)装置の高周波出力を数十Hzから数百Hz程度に変調し、プラズマ中へパルス的に入射している。JT-60UのECH装置の高周波出力変調は、高周波源であるジャイロトロンのアノード電圧を制御することによりジャイロトロンの主電源である特高電力を遮断することなく出力を変調させるもので、変調周波数が12.2Hz500Hzにおいて変調度が約80%の出力変調運転を行っている。しかし、今後予定されているJT-60 Super Advanced (JT-60SA)計画において、電磁流体力学(MHD)的不安定性である新古典的テアリングモード(NTM)を抑制するための手法として、その周波数に合わせて変調入射する必要性が生ずる。そこで、ジャイロトロンの高周波出力を数kHz程度に変調する技術の検証を行った結果、周波数3.5kHzで変調度が84%の発振変調に成功した。実用レベルのパルス幅としては、3.0kHzまでの発振変調が可能である。次のステップとして、アノード分圧器基板の素子をより高速なものと交換して、さらに変調周波数を上げる試験を計画している。

The electron cyclotron heating (ECH) system at 110 GHz are injected to JT-60U plasmas with pulse modulation at dozens to hundreds of Hz in order to measure heat conductivity of the plasma to investigate plasma confinement. The JT-60U ECH system has a unique feature to realize the pulse modulation by controlling the anode voltage of the triode gyrotron without chopping the main acceleration voltage. The typical depth of the modulation is 80 % at the modulation frequency range of 12.2 Hz to 500 Hz. However in the JT-60SA, higher modulation frequency of some kHz will be required to stabilize neoclassical tearing mode (NTM). The modulation techniques have been investigated and the modulation frequency of 3.5 kHz with the modulation depth of 84 % has been achieved. The modulation frequency up to 3 kHz is available in the pulse widths of the practical operation. As a next step, replacement of the parts in the anode voltage divider circuit is planned to achieve higher modulation frequency.