Progress of high-power and long-pulse ECRF system development in JT-60

JT-60における高出力・長パルス電子サイクロトロン波加熱装置開発の進展

小林 貴之; 諫山 明彦; 横倉 賢治; 下野 貢; 長谷川 浩一; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; 佐藤 文明; 和田 健次; 日向 淳; 佐藤 福克; 大関 正弘; 高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 春日井 敦; 坂本 慶司; 星野 克道; 森山 伸一

Kobayashi, Takayuki; Isayama, Akihiko; Yokokura, Kenji; Shimono, Mitsugu; Hasegawa, Koichi; Sawahata, Masayuki; Suzuki, Sadaaki; Terakado, Masayuki; Hiranai, Shinichi; Sato, Fumiaki; Wada, Kenji; Hinata, Jun; Sato, Yoshikatsu; Ozeki, Masahiro; Takahashi, Koji; Kajiwara, Ken; Oda, Yasuhisa; Kasugai, Atsushi; Sakamoto, Keishi; Hoshino, Katsumichi; Moriyama, Shinichi

電子サイクロトロン波加熱装置(ECRF装置)において、運転開始直後の短時間(100ミリ秒程度)にアノード電圧を制御することにより電子のピッチファクターを最適化することで効率を向上させる新手法を開発した。これにより高出力化の課題であったコレクタ熱負荷を低減することが可能となり、世界で初めて1.5MW, 4秒間のジャイロトロン出力を達成した。このときのコレクタ熱負荷は従来より約20%低いことが確認され、今後さらに長パルス化が可能と考えられる。長パルス運転を制限したジャイロトロン内の不要高周波による熱負荷を低減するため、モード変換器を改良したジャイロトロンを製作して、既に調整運転を開始し1MW出力で31秒までパルス幅が伸張した。また、課題であった不要高周波は約1/3に低減できたことが実験的に確認され、近い将来の定常運転に見通しが得られた。これらの成果はJT-60SAに向けたECRF装置の高出力・長パルス化に大きく貢献するものである。

A new gyrotron operation technique to increase oscillation efficiency was developed on the JT 60 ECRF system. The electron pitch factor was optimized by controlling anode voltage within 0.1 s after the start of the operation. By applying this technique, the gyrotron output power of 1.5 MW for 4 s was recorded, for the first time. The reduced collector heat load at 1.5 MW operations was reduced by 20% and it will be acceptable for longer pulse operation. A new gyrotron with an improved mode converter was developed in order to demonstrate reduction of the stray radiation which had limited the pulse length. The stray radiation was reduced to 1/3 of that of the original gyrotron. A conditioning operation of the improved gyrotron is proceeding up to 31 s at 1 MW. These progresses significantly contribute to enhancing the high power and long pulse capability of the ECRF system toward JT 60SA.