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論文

Development of a high power wideband polarizer for electron cyclotron current drive system in JT-60SA

三枝 幹雄*; 小山 岳*; 松原 史明*; 滝井 啓太*; 佐井 拓真*; 小林 貴之; 森山 伸一

Fusion Engineering and Design, 96-97, p.577 - 582, 2015/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.16(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA用電子サイクロトロン加熱電流駆動装置で採用が期待される2周波数ジャイロトロン用に110GHzと138GHzで使用可能な大電力広帯域マイターベンド型偏波器の開発を行った。マイターベンドに組み込んだ2種類(偏波面回転用と楕円偏波の軸比制御用)の回折格子の溝の深さは、2周波数に対して数値計算により最適化を行った。低電力試験の結果から、偏波面回転用と楕円偏波の軸比制御用の偏波器を組み合わせて、2周波数で全偏波が発生できる事を確認した。また熱応力の評価は有限要素法で行った。偏波面回転用マイターベンド型偏波器の大電力試験を110GHzで0.24MW、3秒まで行い、偏波器のジュール損失の回転角依存性が理論と矛盾しないことを確認した。

口頭

Research and development of high power wide-band polarizer for ECCD system in JT-60SA

杉山 直弥*; 小山 岳*; 松原 史明*; 三枝 幹雄*; 諫山 明彦; 小林 貴之; 森山 伸一

no journal, , 

JT-60SAの電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)システムに用いることを目的として、広帯域の偏波器を開発している。有限差分時間領域(FDTD)法を用いた数値計算により、110, 130 and 140GHzの各周波数帯での使用が可能な偏波器を設計した。今回設計に基づく低パワーモックアップを製作し、JT-60SAで使用される予定の110GHz及び138GHzにおける特性を測定した。この測定結果をもとにポアンカレ球を描き、性能を評価するとともに高パワーモデルの製作,試験を行うことを計画している。

口頭

Research and development of high power wide-band polarizer for ECCD system in JT-60SA

杉山 直弥*; 小山 岳*; 松原 史明*; 三枝 幹雄*; 小林 貴之; 諫山 明彦; 森山 伸一

no journal, , 

電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)システムは、核融合実験装置において加熱や電流駆動の手段として大きく期待されている。入射するミリ波は、ジャイロトロン出力の直線偏波から、プラズマ中に適切な波動を励起するために必要な偏波へと変換する必要があり、このとき偏波変換器が重要な役割を果たす。JT-60SAのECCDシステムに用いることを目的として、広帯域の偏波器を開発している。有限差分時間領域(FDTD)法を用いた数値計算により、110GHz, 130GHz, 140GHzの各周波数帯での使用が可能な偏波器を設計した。今回設計に基づく低パワーモックアップを製作し、JT-60SAで使用される予定の110GHz及び138GHzにおける特性を測定した。さらにこの測定結果をもとに高パワーモデルを設計した。

口頭

JT-60SA ECCDシステム用大電力ミリ波帯広帯域偏波器の開発研究

小山 岳*; 杉山 直弥*; 松原 史明*; 三枝 幹雄*; 小林 貴之; 諫山 明彦; 森山 伸一

no journal, , 

核融合プラズマの電流駆動方式の一つである電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)において、電流駆動効率を最大にするためには入射電磁波を磁力線に最適な角度で、しかも特定の楕円偏波で入射する必要があり、このとき偏波変換器が重要な役割を果たす。JT-60SAのECCDシステムに用いることを目的として、広帯域の偏波器を開発している。同装置で計画している周波数110GHz及び138GHzに適用することを念頭に設計製作した低パワーモックアップの特性を測定し、それに基づく数値解析を行った。その結果、138GHzでは全域偏波器であることが確認された。現在進めている110GHzの解析の結果と合わせ、広帯域偏波特性を明らかにする計画である。

口頭

大電力ミリ波帯広帯域偏波器の開発研究

佐井 拓真*; 松原 史明*; 滝井 啓太*; 小山 岳*; 三枝 幹雄*; 小林 貴之; 森山 伸一

no journal, , 

核融合プラズマの加熱電流駆動方式の一つである電子サイクロトロン電流駆動方式において、電流駆動効率を最大にするためには、入射電磁波を磁力線に対して最適な角度でかつ、特定の楕円偏波で入射する必要がある。最適な楕円偏波を発生させるには、2個の反射型回折格子(TwisterとCircular Polarizer)を用いた偏波器が必要である。従来は単一の周波数に対応した偏波器が用いられていたが、近年、2周波数ジャイロトロン(110,138GHz)の開発に伴い、広帯域で利用可能な偏波器が必要となった。まず数値計算で最適設計を行った後、TwisterとCircular Polarizerのモックアップを設計・製作し、低電力試験で偏波特性を求め、この2枚を組み合わせて生成される偏波をポアンカレ球上にプロットし、全ての偏波が生成可能であることを確認した。また大電力試験をジャイロトロンの発振周波数110GHz、出力約0.24MW、発振幅3sまで行い、偏波器のジュール損失の回転角依存性が理論と矛盾しないことを確認することができた。

口頭

大電力ミリ波帯広帯域偏波器の開発研究

佐井 拓真*; 松原 史明*; 石田 義貴*; 三枝 幹雄*; 小林 貴之; 森山 伸一

no journal, , 

2周波数ジャイロトロン(110,138GHz)の開発に伴い、広帯域で使用可能なJT-60SA電子サイクロトロン波帯加熱電流駆動装置用の偏波器の開発を行った。広帯域マイターベンド型偏波器はTwisterとCircular Polarizerで構成されており、低電力用モックアップ偏波器を用いて、2周波数において任意の偏波が調整可能であることを低電力試験及び計算により確認した。次に110GHz, 0.25MW, 3sでの大電力試験を行い、偏波器とマイターベンド部分での耐電力特性とジュール損失の回転角依存性の評価を行った。また、大電力試験用Twisterの低電力試験を行い、楕円長軸の回転角τが任意に調整可能であることを確認すると同時に、偏波器の小型化・低コスト化を目指して、構造設計の見直して、及びその構造での熱応力解析を行った。その結果、大電力偏波器の小型軽量化に一定の目途がついた。

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