Dual frequency gyrotron development for JT-60SA

JT-60SA用2周波数ジャイロトロンの開発

小林 貴之; 諫山 明彦; 澤畠 正之; 鈴木 貞明; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; 梶原 健; 坂本 慶司; 森山 伸一

Kobayashi, Takayuki; Isayama, Akihiko; Sawahata, Masayuki; Suzuki, Sadaaki; Terakado, Masayuki; Hiranai, Shinichi; Wada, Kenji; Sato, Yoshikatsu; Hinata, Jun; Yokokura, Kenji; Hoshino, Katsumichi; Kajiwara, Ken; Sakamoto, Keishi; Moriyama, Shinichi

JT-60SAに向けて新たに2周波数(110GHz及び138GHz)ジャイロトロンの開発を開始した。空胴共振器の設計において、高出力,長時間運転に重要な、1MW以上の出力、30%以上の効率、1.4kW/cm以下のピーク熱負荷が、両周波数について得られた。さらに、発振した導波管モードのミリ波を空間伝送モードへと変換するモード変換器の設計において、両周波数で高い変換効率(110GHzでは96.8%、138GHzでは98.3%)が得られた。この変換効率は、以前に長パルス運転実績のある110GHzジャイロトロンにおける変換効率(96.5%)より高く、高出力,長時間運転に適した設計結果が得られた。上記設計に基づき、新規ジャイロトロンを製作し、調整運転を2012年6月中旬より開始した。これまでのところ、低めのビーム電流(10A)及びビーム電圧(75kV)で、予定通り約200kWの出力を得て、設計に大きな問題がないことを確認した。

A new dual frequency (110 GHz and 138 GHz) gyrotron development began for JT-60SA. An output power and efficiency higher than 1 MW and 30% with a peak heat load lower than 1.4 kW/cm were obtained for both frequencies in calculation. High mode conversion efficiencies of the quasioptical mode converter (96.8% for 110 GHz and 98.3% for 138 GHz), which is higher than the previously developed 110 GHz long pulse gyrotron (96.5%), was obtained. The new gyrotron was fabricated and conditioning operation has been started from the middle of June 2012. The gyrotron output power of approximately 200 kW was obtained, so far, as we expected in the design of the gyrotron at low beam current of 10 A and low beam voltage of 75 kV.