Dual frequency ECRF system development for JT-60SA

JT-60SAに向けた2周波数ECRF装置の開発

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、110GHzの電子サイクロトロン波加熱装置(ECRF装置)に、135140GHz帯の第2周波数を加えた2周波数化開発を進めている。特に、2周波数ECRF装置の重要機器である2周波数ジャイロトロンの開発を行った。JT-60SA用の第2周波数は上記周波数帯の中で、ジャイロトロン設計の観点から138GHzとした。110GHzと138GHzの2周波数で、1MW以上の長時間出力が可能なジャイロトロンを実現するため、ジャイロトロンの主要部位であるダイヤモンド窓,空胴共振器,準光学モード変換器の設計を行った。離散的な特性を持つ各機器のパラメータ群の中から最適な条件を見つけ、その条件で設計を行った結果、両方の周波数について、1MW以上の長時間出力が可能な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、初期的な試験を行った結果、ほぼ期待通りの出力が得られ、設計に大きな問題がないことを確認した。

A dual frequency electron cyclotron range of frequency system has been developed for JT-60SA, by which a second frequency (135 140 GHz) is generated in addition to the first frequency of 110 GHz. A development of a dual frequency gyrotron is a key to realize the dual frequency system. The second frequency was chosen to be 138 GHz from the above frequency range from the viewpoint of gyrotron design. In order to realize high-power ( 1 MW) and long-pulse operation for both frequencies, we designed main components of the gyrotron (the diamond window, cavity resonator and quasi-optical mode converter). We found the optimum parameter set from the parameters of these components, which has discrete characteristics. It was confirmed that the output power higher than 1 MW is obtained for both frequencies as a result of numerical design. Based on the above design, a dual frequency gyrotron was newly fabricated. In the conditioning operation, an output power was obtained as we expected.