JT-60SAに向けた電子サイクロトロン加熱電流駆動用ランチャー開発の進展

Progress in launcher developments for electron cyclotron heating and current drive in JT-60SA

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

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

JT-60SAでは、電子加熱、不安定性の抑制や着火アシストなどの多様な目的で電子サイクロトロン加熱・電流駆動(最大入射電力7MW、最長パルス幅100秒)が予定されている。プラズマにミリ波ビームを入射するランチャーでは、入射方向をトロイダル・ポロイダルの2方向に幅広く可変とすることが求められる。また、100秒の長パルス入射のため、ミラーの強制冷却が必須であり、直線駆動型アンテナ概念に基づき信頼性の高いランチャーの開発を進めている。今回、ランチャーの重要部位であるベローズを用いた駆動機構について、保守性・信頼性を高めるために構造の検討を行い、最も負荷の大きいベローズを容易に交換可能な構造とした。また、大型曲面ミラーの初期的な熱解析を行い、冷却流路及びミラー製作方法の検討に有用な知見が得られた。更に、準光学ミリ波性能の検討を行い、伝送路において1割の高次モード(LP11)が発生した場合の第一ミラーでの損失量を定量的に評価し、初期的な結果として、大きな問題がない程度(1%以下)であることが分かった。

In JT-60SA, electron cyclotron heating and current drive (the maximum injection power of 7 MW with the longest pulse length of 100 s) is planned for various experimental objectives, such as electron heating, stabilization of instabilities and start-up assist. An two directional (toroidal and poloidal) beam steering capability is required for the launcher, which injects millimeter waves into plasmas. Moreover, active cooling of antenna mirrors is required for long pulse injection of 100 s. In order to satisfy the above requirements with high reliability, the launcher is being developed based on a linear-motion antenna concept. Recently, design of the steering mechanism using two bellows was improved to increase reliability. In the revised design, it is easy to replace one of the bellows, which is moved with large mechanical load. We also carried out an initial thermal analysis on the large curved mirror, and we obtained important knowledge on the making cooling channels in the mirror. In addition to the above results, we evaluated the transmission loss at the first mirror by including an higher order mode (LP11) of 10%. The estimated loss is smaller than 1% and acceptable.