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Long pulse/high power ECRF system development in JT-60U

JT-60Uにおける高パワー長パルスECRFシステムの開発

森山 伸一; 小林 貴之; 諫山 明彦; 寺門 正之; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 平内 慎一; 五十嵐 浩一; 佐藤 文明; 鈴木 高志; 和田 健次; 篠崎 信一; 関 正美; 春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健; 坂本 慶司; 藤井 常幸*

Moriyama, Shinichi; Kobayashi, Takayuki; Isayama, Akihiko; Terakado, Masayuki; Sawahata, Masayuki; Suzuki, Sadaaki; Yokokura, Kenji; Shimono, Mitsugu; Hasegawa, Koichi; Hiranai, Shinichi; Igarashi, Koichi; Sato, Fumiaki; Suzuki, Takashi; Wada, Kenji; Shinozaki, Shinichi; Seki, Masami; Kasugai, Atsushi; Takahashi, Koji; Kajiwara, Ken; Sakamoto, Keishi; Fujii, Tsuneyuki*

JT-60Uの電子サイクロトロン周波数帯(ECRF)加熱電流駆動装置のジャイロトロン開発において、1.5MW,1秒間(110GHz)の出力を得ることに成功した。これは1秒以上のパルス幅では世界最高値である。熱応力の観点で注意深く設計された共振器,ミラー駆動ベローズのRFシールド,誘電損失の小さいセラミックを用いたDCブレークがこの出力を可能にした。一方、5kHzという高い周波数でパワー変調を行うことに成功しJT-60Uの新古典テアリングモード(NTM)抑制実験の成果につながった。ジャイロトロンのカソードヒーターパワーとアノード電圧の実時間制御によって0.4MW,30秒の長パルス入射をデモンストレーションし、伝送系部品の温度上昇を測定するとともにその健全性を確認し、さらなる長パルス入射の見通しを得た。また、4本のジャイロトロンを同時に発振させ2.9MW,5秒の高パワー入射を行って、高いシステム総合性能を示すことができた。信頼性の高い長パルス対応水冷式アンテナとして、革新的な直線駆動ミラーを用いる方式を設計した。ビームプロファイルと機械強度を評価する計算を行って実現可能性を確証した。

In the gyrotron development in JT-60U ECRF system, output power of 1.5 MW for 1 s has been achieved at 110 GHz. It is the world highest power oscillation $$>$$ 1 s. In addition to the carefully designed cavity and collector in view of thermal stress, an RF shield for the adjustment bellows, and a low-dielectric-loss DC break enabled this achievement. Power modulation technique by anode voltage control was improved to obtain high modulation frequency and 5 kHz has been achieved for NTM stabilizing experiments. Long pulse demonstration of 0.4 MW, 30 s injection to the plasma has been achieved with real time control of anode/cathode-heater. It has been confirmed that the temperature of cooled components were saturated and no evidence of damage were found. An innovative antenna having wide range of beam steering capability with linearly-moving-mirror concept has been designed for long pulse. Beam profile and mechanical strength analyses shows the feasibility of the antenna.

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