Developments of high power gyrotron and power modulation technique using the JT-60U ECRF system

JT-60UにおけるECRF装置の大電力化と出力変調技術の開発

小林 貴之; 寺門 正之; 佐藤 文明; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 平内 慎一; 五十嵐 浩一; 和田 健次; 鈴木 高志; 梶原 健; 春日井 敦; 坂本 慶司; 諫山 明彦; 松永 剛; 森山 伸一

Kobayashi, Takayuki; Terakado, Masayuki; Sato, Fumiaki; Yokokura, Kenji; Shimono, Mitsugu; Hasegawa, Koichi; Sawahata, Masayuki; Suzuki, Sadaaki; Hiranai, Shinichi; Igarashi, Koichi; Wada, Kenji; Suzuki, Takashi; Kajiwara, Ken; Kasugai, Atsushi; Sakamoto, Keishi; Isayama, Akihiko; Matsunaga, Go; Moriyama, Shinichi

電子サイクロトロン加熱電流駆動は高効率電子加熱と、新古典ティアリングモード(NTM)抑制において重要な核融合プラズマ制御手法である。近年、JT-60Uの電子サイクロトロン波加熱電流駆動装置において、高出力ジャイロトロン開発と出力変調技術開発に成功した。1.5MW, 1秒間の安定な発振が2007年に初めて実証された。空胴及びコレクターの温度上昇の評価を行い、1.5MWでのパルス幅伸張が、110GHzジャイロトロン改造管により可能である見通しを得た。加えて、NTMに同期した0.8MW, 5kHzの出力変調ECCDを実施した。NTM同期装置が期待どおりに動作し、JT-60UでのNTM抑制実験において重要な役割を果たした。これらの開発結果により、近い将来の電子サイクロトロン波加熱電流駆動装置において、性能を向上させるための開発に重要な知見が得られた。

Electron cyclotron (EC) heating and current drive (CD) are key tools to control fusion plasma especially for effective electron heating and for suppression of neoclassical tearing mode (NTM). Recently, developments of a high power gyrotron and a power modulation technique have been successfully achieved on JT-60U ECRF system in order to enhance the system performance. Stable gyrotron oscillation with oscillation power of 1.5 MW for 1 s was demonstrated in 2007, for the first time. Then temperature rise of cavity and collector has been investigated. It has been shown that the longer pulse operation with 1.5 MW by an improved 110 GHz gyrotron is possible. In addition, modulated ECCD in synchronized with NTM rotation has been performed with the oscillation power of 0.8 MW and the frequency around 5 kHz. The synchronizing system has worked very well and it has played an essential role in NTM suppression experiments on JT-60U.