JT-60SAに向けた高パワー・長パルスジャイロトロンの開発

Development of long-pulse high-power gyrotron for JT-60SA

諫山 明彦; 小林 貴之; 森山 伸一; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 寺門 正之; 平内 慎一; 五十嵐 浩一; 佐藤 文明; 和田 健次; 柴山 実; 日向 淳

Isayama, Akihiko; Kobayashi, Takayuki; Moriyama, Shinichi; Sawahata, Masayuki; Suzuki, Sadaaki; Yokokura, Kenji; Shimono, Mitsugu; Hasegawa, Koichi; Terakado, Masayuki; Hiranai, Shinichi; Igarashi, Koichi; Sato, Fumiaki; Wada, Kenji; Shibayama, Minoru; Hinata, Jun

JT-60SAでは110 GHz電子サイクロトロン(EC)波入射装置が装備される予定であり、多岐に渡る領域での利用が予定されている。JT-60SAでは1基あたりの出力が1MWのジャイロトロンが9基装備され、最長100秒間入射される予定である。現在、JT-60U用のジャイロトロンを改良することにより長パルス化のための開発運転を行っている。JT-60U用ジャイロトロンの設計値は1MW5秒であり、1MWでこれより長いパルス幅で運転を行うためには、(1)不要RFによるDCブレーク部の温度上昇、及びコレクタ部における温度上昇を抑える必要があった。今回、不要RFが小さくなるように改良したモード変換器を導入し、さらに高効率化を目指して運転パラメータを最適化した結果、1MWの出力パワーのもとで12秒間発振することに成功した。DCブレーク部やコレクタ部の温度は一定となっていることから、さらなるパルス幅の進展も可能である。また、ジャイロトロン1基あたりの出力パワーを上昇させることを目指して、出力1.5MWの開発運転も行った。今回、アノード-ボディ間電圧が4%程度低い状態(発振は比較的容易であるがアノード電流が大きいため長パルス運転には不適)で発振を開始し、10ms後に通常の発振パラメータに戻すという手法を新たに開発した。これにより、発振直後から効率の高い状態が維持でき、1.5MWの出力を4秒間得ることに成功した。

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