JT-60SA ECH装置におけるジャイロトロンコレクタの熱負荷低減技術の開発

Development on the heat load reduction technology for the gyrotron collector in the JT-60SA ECH system

寺門 正之; 澤畠 正之; 平内 慎一; 小林 貴之; 日向 淳; 和田 健次; 佐藤 福克; 横倉 賢治; 星野 克道; 森山 伸一; 坂本 慶司

Terakado, Masayuki; Sawahata, Masayuki; Hiranai, Shinichi; Kobayashi, Takayuki; Hinata, Jun; Wada, Kenji; Sato, Yoshikatsu; Yokokura, Kenji; Hoshino, Katsumichi; Moriyama, Shinichi; Sakamoto, Keishi

建設中の核融合試験装置JT-60SAでは、電子サイクロトロン加熱(ECH)装置を使用した加熱実験が計画されている。従来、ジャイロトロンの発振出力は1MW, 5秒の性能であったが、JT-60SA用として1MW, 100秒の発振出力をめざして開発を行っている。また、同時によりハイパワー(目標1.5MW)のジャイロトロンの開発も行っている。これらの開発では、電子ビームがコレクタに与える熱負荷を低減することが開発課題の一つとなっている。コレクタの温度上昇の時定数は10秒程度であるため、5秒よりも長パルス化することにより熱負荷が問題となる。また、高出力化によっても熱負荷が増え問題となる。これまでは、コレクタの外側に設置されたスイープコイルによる磁場を変化させることにより電子ビームがコレクタの一部に集中しないようにしているが、今回熱負荷をより均一にするためにスイープ波形を変化させて温度分布変化を詳しく調べたので、これについて報告する。

In the JT-60SA tokamak under construction for nuclear fusion experiments, the electron cyclotron heating (ECH) is expected. The oscillation output of gyrotron in the ECH system in JT-60 was 1 MW for 5 s, but for the new system in JT-60SA, 1 MW for 100 s is the development target. In addition, development toward 1.5 MW output is going on in parallel. In these developments, it is important to reduce a heat load by the electron beam toward the collector of the gyrotron. Because time constant of the temperature rise of the collector is around 10 s, heat load may become a serious problem for a longer pulse than 5 s. Higher power output will also increase the heat load. Localization of the heat load toward the collector is essentially prevented by changing a magnetic field by sweeping coils installed outside the collector. This time, the temperature distribution on the collector was examined by changing the sweep-wave-pattern for the sweeping coil to obtain more uniform heat load.