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小林 貴之; 諫山 明彦; 横倉 賢治; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 佐藤 福克; 日向 淳; 星野 克道; et al.
no journal, ,
JT-60SAに向けて、電子サイクロトロン加熱装置の高出力、長パルス化開発を行っている。本装置の運転領域をさらに拡大するため、2つの周波数で出力可能なジャイロトロンを設計・製作し、試験を開始した。短パルス試験において1MW及び0.5MWの出力が110GHz及び138GHzの周波数でそれぞれ得られた。これまでに、設計に矛盾しない出力,効率,周波数,RFビーム出力位置が得られた。モード変換器を改良した110GHzジャイロトロンと大口径化した伝送路を用いた長パルス化開発においては、1MW出力で、従来の2倍以上となる70秒の発振に成功した。また、高効率運転手法を適用することで、1.4MWで9秒間の発振が得られた。これらの成果とともに、伝送路とアンテナを2周波数に対応させる研究開発の成果についても報告する。
花田 磨砂也; 小島 有志; 秋野 昇; 小又 将夫; 藻垣 和彦; Oh, B. H.*; Jeong, S. H.*; Chang, D. H.*; Lee, K. W.*; Bae, Y. S.*
no journal, ,
本論文はJT-60SAに向けた正イオンNBI装置の開発研究の成果を記述したものである。これまでに、JT-60Uでの運転において、1台の正イオン源を用いて、85keV, 27.5A重水素イオンビームを30秒間生成している。さらに、日韓共同実験において、同イオン源を用いて60keV, 18A水素正イオンビームを200秒間生成している。これらの実験で得られた結果を元に、JT-60正イオン源の除熱性能やイオン生成性能を評価した。その結果、既存のJT-60正イオン源を改造すること無くJT-60SAで再使用することによって、JT-60SAにおけるイオンビームの要求性能(85keV, 27.5A, 100秒)を達成できることを明らかにした。
森山 伸一; 小林 貴之; 澤畠 正之; 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; et al.
no journal, ,
JT-60SAのECHシステムに使用する複数周波数ジャイロトロンの長パルス運転を開始した。1MW出力におけるパルス幅は両方の周波数において10秒に達し、調整及びエージングによって伸長を続けている。発振効率は十分高く30%であり、回折損失は1MWの長時間出力時に支障の無い量であることを熱的測定によって確認した。一方、導波管のスリットに挿入した窒化珪素ディスクを瞬時に引き抜いて、伝送ミリ波ビームのパワー密度の空間分布を測定する装置の高パワー試験に初めて成功した。
池田 亮介; 梶原 健; 小田 靖久; 高橋 幸司; 小林 貴之; 森山 伸一; 坂本 慶司
no journal, ,
TE
モードによるジャイロトロンは、170GHzのみならず137GHzや104GHzの発振においても、ダイヤモンド窓をほぼ無反射で透過し、かつミラーの向きを変えることなしに同一方向にビームを放射することが可能な多周波数発振管の特徴を有する。5秒以下の短パルス発振試験では、170GHz/137GHz/104GHzにおける発振出力/発振効率/電力効率が各々1.2MW/27%/43%、810kW/25%/40%、720kW/25%/38%を得た。長パルス試験では170GHzにて発振出力870kW、最大100秒までの発振を実現した。35mの長距離伝送試験では、HE
モード純度測定を行い、MOU出口において170GHz: 94.5%, 137GHz: 93%, 104GHz: 92%に対して、伝送端にて各々91%, 88%, 95%が得られ、HEモード純度の低損失伝送を実現した。
平塚 淳一; 花田 磨砂也; 小島 有志; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 吉田 雅史; 錦織 良; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; 戸張 博之
no journal, ,
原子力機構では、JT-60SAやITERにおける中性粒子入射装置の要請を満たす高パワー長パルス負イオン源の実現を目指した研究開発を実施している。これまで、長パルス化に伴う負イオン生成の劣化、加速器の耐電圧の改善及び高エネルギー粒子による熱負荷の低減が大きな課題であった。負イオン生成については、劣化の原因が長パルス時のプラズマ電極の過熱にあることを突き止め、高温流体を用いたプラズマ電極温度制御技術を開発した。これにより、15アンペアの大電流負イオンビームを、JT-60SAで要請される100秒間生成することに成功した。耐電圧については、加速器の面積、孔数、段数の耐電圧への影響を実験及び理論の両面から詳細に解析し、多孔多段加速器の耐電圧設計手法を確立した。電極熱負荷については、熱負荷の原因となる2次粒子の加速を制限する電極孔構造を開発した。その結果、熱負荷をITERの設計値より低い13%に低減し、ITERで要請されるパワー密度と同等の185MW/m
(974keV, 190A/m)のビームパルス幅を0.4秒から60秒にまで伸張することに成功した。この結果、JT-60SA及びITERに向けた負イオン長パルス加速技術の開発に見通しが得られた。
池田 佳隆; JT-60SAチーム
no journal, ,
JT-60SAの主目的は定常・高圧力プラズマの達成とともにITER運転シナリオの最適化によるITER支援である。これらの目標達成のために、JT-60SAは幅広いダイバータ配位を行える超電導トカマクとして設計された。41MW、100秒という強力な加熱装置により、臨界プラズマ条件の長時間運転を目指す。JT-60SA機器の設計・製作は2007年から日欧が分担しながら進めており、2013年からは実験室での組立作業が開始し、現在、クライオスタットベース上で真空容器セクターの溶接組立を実施中である。2019年の運転開始を目指して、その他のトロイダル磁場コイル、ポロイダル磁場コイル、冷凍機システム、クライオスタット、サーマルシールド等も据付/組立するために那珂核融合研究所に搬入されつつある。
森山 伸一; 小林 貴之; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 和田 健次; 日向 淳; 佐藤 文明; 横倉 賢治; 星野 克道; et al.
no journal, ,
JT-60SA向けの電子サイクロトロン加熱(ECH)システムの開発が、2019年の実験開始を目指して順調に進捗している。ジャイロトロン2基に電力を供給する電源は欧州が調達することになっており、2015年7月に調達取り決めが調印された。2016年に製作、2017年に据付試験を行う計画である。ジャイロトロン開発においては1MW100秒間の発振を行うことがJT-60SAに向けた性能目標であったが、2014年、110GHzと138GHzの2周波数を出力できるジャイロトロンを用いて、両方の周波数でこの目標を達成した。同じジャイロトロンから82GHzで1MW 1秒を出力する試験にも成功し、この付加的な周波数は基本波共鳴による着火や放電洗浄のために用いることが期待されている。導波管伝送系の敷設方法、導波管コンポーネントおよびランチャーの開発も順調に進んでいる。
池田 亮介; 小田 靖久; 小林 貴之; 梶原 健; 高橋 幸司; 森山 伸一; 坂本 慶司
no journal, ,
JADA procures 8 gyrotrons and an EC equatorial-port launcher (EL). A TE31,11 mode gyrotron is under way to realize 1.3 MW CW operation. We have achieved the output power and the total electric efficiency of 1.24 MW/45 % (2sec) and 1.13 MW/49 % (2 sec). In long pulse operation, 0.5 MW/2000 sec and 1.0 MW/200 sec were achieved. This gyrotron has also advantage for multi-frequency oscillation. Sub-frequencies such as 104 GHz and 137 GHz have already achieved. Newly, 203 GHz oscillation was demonstrated using an 8 T superconducting magnet and the output power of 0.9 MW in short pulse operation was obtained. In a development of EL, the optimized configuration of the mm-wave design consisting of both steering and fixed mirrors, beam ducts between the waveguide outlet and BSM openings were successfully developed. We have constructed a mock-up for top low and performed the low power test. The measured beam patterns and transmitted positions were agreed well with calculation results.