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高橋 幸司; 梶原 健; 岡崎 行男*; 小田 靖久; 坂本 慶司; 大森 俊道*; Henderson, M.*
Fusion Engineering and Design, 86(6-8), p.982 - 986, 2011/10
被引用回数：7 パーセンタイル：48.91(Nuclear Science & Technology)ITERの物理性能最適化のために、水平ランチャーの3つのビーム束のうち一つを逆方向電流駆動を行うためにひっくり返す設計改良を行った。同時に、ランチャーからのビームパワーをプラズマ中心で効率よく結合する改良として、上下にあるビーム束の入射角度をそれぞれ5度ずつ傾ける設計とした。さらに、ランチャー先端の遮蔽ブランケットの開口サイズも遮蔽性能を維持するための最適化を行った。その結果、ビームパワーの伝送効率低下は0.3%程度であることが判明した。また、ランチャーの可動ミラーについては、設計信頼性,製作性,保守性を考慮し、遮蔽ブロックと一体化した設計とした。
假家 強*; 南 龍太郎*; 今井 剛*; 坂本 慶司; 久保 伸*; 下妻 隆*; 高橋 裕己*; 伊藤 哲*; 武藤 敬*; 満仲 義加*; et al.
Fusion Science and Technology, 55(2T), p.91 - 94, 2009/02
被引用回数：11 パーセンタイル：59.85(Nuclear Science & Technology)A new 28 GHz 1 MW and a 77 GHz 1 MW gyrotrons are developed for ECRH system of tandem mirror GAMMA10 and Large Helical Device (LHD), respectively. The detail design study of 28 GHz 1 MW gyrotron such as cavity, magnetron injection gun (MIG) has been done. We obtained the oscillation power of 1.37 MW and the oscillation efficiency of 42.7% with the pitch factor of 1.2. Two 77 GHz 1 MW gyrotrons have been fabricated and tested. The maximum output power of 1.1 MW was obtained. The pulse width with 0.46 MW extended to 5s with the short aging time of only 65 hours. A plasma injection for LHD with MOU output of 0.81 MW 3.6s was performed.
坂本 慶司; 春日井 敦; 恒岡 まさき; 池田 幸治; 今井 剛; 假家 強*; 林 健一*; 満仲 義加*; 平田 洋介*; 岡崎 行男*; et al.
Proceedings of 17th IEEE/NPSS Symposium Fusion Engineering (SOFE'97), 1, p.441 - 444, 1998/00
ITER等の次期核融合装置において、プラズマの加熱や定常化に必要とされている電子サイクロトロン加熱・電流駆動(ECH/ECCD)の高周波発振源として、ITER/EDA,R&D Taskの元に170GHz,1MW,定常動作(cw)を目標としたジャイロトロン開発と伝送系の開発を行っている。特に、ジャイロトロン開発においては発振部における空洞共振器と高周波を取り出す真空窓の開発が需要で、そこでの熱負荷を抑制すべく高次モード(TE31,8)の発振特性の解明や窓における発熱の指標となる誘電損率(tan
)の低いCVDダイアモンドでの真空窓開発が進行中である。それらの結果を基に、CVDダイアモンド窓を搭載した170GHz,1MWレベル、長パルスジャイロトロンを製作した。また、HE11モードを伝送させるコルゲート導波管や偏波変換をするコーナー導波管等のコンポーネントを用いて伝送系を組み、長距離伝送の実証や伝送モードの純度や伝送損失の測定を行って改良点をなどを見出し、今後の伝送系設計に役立てる。講演では、進行中の170GHzジャイロトロン開発を中心に発表する。
坂本 慶司; 春日井 敦; 恒岡 まさき; 高橋 幸司; 池田 幸治; 今井 剛; 假家 強*; 林 健一*; 満仲 義加*; 平田 洋介*; et al.
22nd International Conference on Infrared and Millimeter Waves Conference Digest, p.106 - 107, 1997/00
原研におけるITER用170GHzジャイロトロンの開発の現状を報告する。このジャイロトロンは、ITER/EDAのR&D項目として開発を行っているもので、発振モードは1MW出力に対応したTE31,8体積モードを採用し、出力窓として耐熱衝撃に優れたチッ化珪素を採用している。これまでの実験で、0.4ミリの短パルス実験で出力750kW(効率22%)を得た後、エネルギー回収実験を行い500kW/36%/50ミリ秒また、470kW/40%/50ミリ秒を得た。さらに長パルス化運転を行い、出力175kWながら電源要領の限界である10秒出力を達成した。出力エネルギーとして、170GHzでは世界最高の1.75MJを得た。最大出力はウインドウの高周波損失による温度上昇で制限されており、今後1MW、長パルス運転を行うためにより低損失のウインドウ材料を用いて開発を行う予定である。
春日井 敦; 恒岡 まさき; 坂本 慶司; 前原 直; 今井 剛; 永島 孝; 假家 強*; 岡崎 行男*; 岡本 正*; 林 健一*; et al.
JAERI-Research 95-041, 18 Pages, 1995/06
JAERI-Research-95-041.pdf:0.92MB
準光学モード変換器を内蔵した高出力ジャイロトロンを開発した。発振モードであるTE12,2ウィスパリングギャラリーモードは、ガウシアンビームに変換され出力される。120GHzにおいて460kW-0.1秒の出力を得た。さらに長パルスのオペレーションにおいて、250kWの出力で0.215秒のパルス幅を得た。0.1秒以上の実験において、出力窓におけるRFブレークダウンやジャイロトロン内部での異常放電は観測されなかった。すなわち、目標である出力1MW、連続動作のジャイロトロンの開発の方向として、モード変換器内蔵型が非常に有効であることが示された。
春日井 敦; 坂本 慶司; 恒岡 まさき; 前原 直; 永島 孝; 今井 剛; 假家 強*; 岡崎 行男*; 白井 信行*; 岡本 正*; et al.
Fusion Engineering and Design, 26, p.281 - 286, 1995/00
被引用回数：7 パーセンタイル：59.17(Nuclear Science & Technology)大型トカマクの核融合実験装置では、ECHとして周波数100GHz帯、全体で20MW程度の高周波電力が必要となり、1本あたり1MW以上、高効率、連続動作可能な発振器が不可欠である。このため原研ではミリ波帯のジャイロトロンの開発を進めている。すでに120GHz、460kW-0.1秒のジャイロトロンの開発に成功しているが、今回世界のトップレベルである110GHz、出力500kW級、1秒以上の発振が可能なモード変換器内蔵型ジャイロトロンを開発した。実験では2msecの短パルスで550kWの最大出力が得られ、長パルス動作では1.3秒-410kWを達成した。ほぼ設計通りの動作を確認し、今後の更なる長パルス、高効率化に対する知見が得られた。
坂本 慶司; 恒岡 まさき; 春日井 敦; 高橋 幸司; 前原 直; 今井 剛; 假家 強*; 岡崎 行男*; 林 健一*; 満仲 義加*; et al.
Fusion Technology 1994, 0, p.501 - 504, 1995/00
大電力ミリ波源であるジャイロトロンの効率向上を計るため、相互作用(ミリ波発振)を終えた電子ビームのエネルギーを回収するジャイロトロンを設計製作し、実験を行った。これは、ジャイロトロンのミリ波発振部と電子ビームを吸収するコレクタ部の間に電子ビームを減速する静電圧を印加し、その電子ビームが失ったエネルギーを電源部に回収するものである。その結果、出力610kW(周波数110GHz)において、ジャイロトロン単独での効率30%を50%に向上させることに成功した。さらに出力350kWにおいて長パルス化実験を行い、5秒までの安定な発振を確認した。また同時にコレクタの熱負荷の大幅な低減(約1/3)、エージング時間の短縮化、電源の低容量化及びその簡素化等が実証された。これらの成果は、核融合プラズマの生成加熱、電流駆動のための電子サイクロトロン共鳴加熱システムの低コスト化に直結するものである。
春日井 敦; 坂本 慶司; 恒岡 まさき; 高橋 幸司; 前原 直; 今井 剛; 假家 強*; 岡崎 行男*; 林 健一*; 満仲 義加*; et al.
Int. Electron Devices Meeting 1994, 0, p.9.1.1 - 9.1.4, 1994/00
コレクター電位降下を用いた高出力、長パルスジャイロトロンの開発を行った。ジャイロトロンは、電子ビームと空胴電界との相互作用により電磁波を発生させる電子管である。ここで開発したジャイロトロンは、相互作用を終えた電子ビームを静電的に減速させ、このエネルギーを電源に回収する。これによりジャイロトロンの総合効率を大幅に改善できる。またさらに、コレクターに入射する電子ビームのエネルギーが小さいことから、コレクターでの熱負荷を軽減でき、長パルスが可能となった。実験では、パルス幅50msecで出力610kWでエネルギー回収を行い、従来の30%台から50%まで効率が向上した。さらに長パルス実験により、350kW-5秒、効率48%を達成し、100GHz帯ジャイロトロンでは、世界最大の1.75MJの出力エネルギーを得た。
坂本 慶司; 恒岡 まさき; 前原 直; 春日井 敦; 藤田 秀男*; 菊池 正也*; 山本 巧; 永島 孝; 假家 強*; 岡崎 行男*; et al.
Proceedings of the 17th International Conference on Infrared and Millimeter Waves, p.188 - 189, 1992/00
トカマクプラズマの電子サイクロトロン加熱(ECH)を想定した100GHz帯大電力発振器であるジャイロトロンの開発の現状を発表する。120GHz,500kW,100ミリ秒の仕様を持つジャイロトロンの開発及び発振実験を行い、460kW,100ミリ秒の出力及び215kW,200ミリ秒の出力を達成した。また、さらに次のステップとしてパルス幅1秒、出力500kWの長パルス型ジャイロトロンを開発し、現在その発振実験を開始した。会議では、これらのトピックスを中心に、今後の原研におけるジャイロトロンの開発計画についても発表を行う予定である。
春日井 敦; 梶原 健; 小田 靖久; 高橋 幸司; 林 一生; 岡崎 行男*; 坂本 慶司
no journal, ,
原子力機構では、ITERジャイロトロンの開発目標値である、周波数170GHHz,出力1MW,動作時間500秒,効率50パーセントを既に達成した。次の開発の目標は(1)信頼性が高く,(2)さらに高出力可能,(3)高周波数の変調動作が可能,(4)2周波数発振可能な先進ジャイロトロンの開発である。信頼性では、0.8MW-400秒の30分ごとの繰り返し動作10回に成功した。変調動作では新しく導入したボディ電源により、300Hz-5分の変調動作に成功した。高出力化ではTE31,11に高次モード化したジャイロトロンを製作し試験を開始したところである。2周波数化については、TE31,11高次モードジャイロトロンをTE25,9のモードで137GHzも発振できるように設計し、1msの短パルスではともに1MWの発振を確認できている。
高橋 幸司; 梶原 健; 小田 靖久; 岡崎 行男*; 小林 則幸*; 坂本 慶司
no journal, ,
日本(原子力機構)が調達予定のITER水平ポートECランチャーについて、信頼性向上,システムの簡素化,コスト低減を目的としてミリ波伝送系やポートプラグ構造などを改良した。また、ITERにおけるプラズマ実験の幅を拡げることを目的として、逆方向電流駆動やプラズマ中心により多くのミリ波パワーを入射するための設計変更を進め、かつ、中性子遮蔽や電磁力低減を目的とした解析評価も実施し、ランチャーのベースライン設計を確立した。本論文では、そのベースライン設計と今後の課題について述べる。
