大出力クライストロンの高効率化に関する研究

平野 耕一郎; 佐久間 実; 吉川 潔*; 大西 正規*; 山本 靖*; 督 壽之*

PNC TY1604 95-001, 118 Pages, 1995/03

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本報告書は、京都大学原子エネルギー研究所と動力炉・核燃料開発事業団が、「大出力クライストロンの高効率化」に関して、共同で実施した研究結果を取りまとめたものである。本研究の目的は、加速器による消滅処理システムにおいて、電子加速に必要な高周波エネルギー発生用大出力・定常クライストロンの高効率化を図るための技術に関連して、電子ビーム輸送の物理モデル、コード検討・改良、及び電子ビーム直接発電基礎実験の予備的検討を行うことである。電子銃部設計では、差分法によるE-GUNコードが複雑形状の電子銃設計には不向きなため、京都大学が開発した有限要素法を用いたKUADコードの改造により電子銃解析コードを作成し、EGUNコードとの比較検討を行うと共に、大電力定常線形加速器用電子銃の最適設計を行った。また、電子ビームと高周波電磁場との相互作用部のシミュレーションについては、昨年度に完成させた有限要素法を基礎とする高精度な計算モデル・計算アルゴリズムに基づき、実際にコード開発に着手し、各々のプログラムについて必要な精度と現実的な計算時間を得られるように計算セデルの改良を行った。電子ビーム直接発電基礎実験用直接変換器の予備的検討では、1984年から1987年にかけて小型クライストロンでのエネルギー回収実験を行った米国varian社を訪問し、文献調査では明確でなかったことを明らかにするとともに、実験における問題点を調べた。また、2次電子抑制方式などの検討を行った。以上の個別コードを改良し、クライストロン管内における全体的電子ビーム動特性が求められる総合化されたコード開発が今後の課題である。