ITER用ミリ波源ジャイロトロンの現状と核融合炉に向けた展望

春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健; 小林 則幸; 坂本 慶司

平成19年電気学会全国大会講演論文集,7, p.7_S9(20) - 7_S9(23), 2007/03

原子力機構では、高周波を用いたITER用プラズマ加熱装置ジャイロトロンの開発を進めている。これまでにITER用ジャイロトロンについて、50%の効率の達成,人工ダイヤモンド窓の開発,1MW級高周波の発振などを達成し、長パルス化研究を進めてきた。しかしジャイロトロン内部での発熱や長パルス時における発振出力の低下等により、総合効率は40%程度、出力時間は100秒程度に制限されてきた。そこでこれらの課題を克服するため、高周波回路,電子銃,制御方式の改良等を行った。その結果、出力0.6MW,総合効率46%,動作時間1時間(3600秒)の大電力定常動作の実証に成功した。動作時間1時間はITERで要求される燃焼時間400秒より十分長く、将来ITERで想定されるさまざまな運転モードにも対応できる動作時間である。さらに、長パルス動作時の発振特性を明らかにし、長パルス動作過程で電子ビームのピッチファクター,空胴磁場強度を制御することで、ジャイロトロンの運転領域を高効率領域まで引き上げる運転モードを新たに確立し、その結果、出力0.82MW,56%の高効率で600秒(10分)以上動作させることに成功した。