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薄井 勝富; 大森 憲一郎; 大島 克己*
KEK Proceedings 99-17 (CD-ROM), 4 Pages, 1999/00
JT-60負イオンNBI装置のイオン源用電源は、負イオン生成部電源、引き出し部電源及び加速電源から構成される。このうち、加速電源は最高500kVまで負イオンを加速するための電源である。1996年末に加速電源出力制御をアナログ制御からマイクロコンピュータを用いたデジタル制御方式に改造した。アナログ制御方式では、加速電圧立ち上げ時間が約150msecが限度であり、それより速くしようとすると、電圧オーバーシュートが大きくなる。デジタル制御方式の改造により立ち上げ時間を50msecまで短縮することができた。また、1997年末には、負荷である負イオン源での放電破壊後の負荷再投入時に加速電圧が低下することに対する処置を行った。これは加速電源出力制御回路にコンバータ出力信号を保持する回路を追加し、制御定数を調整することにより改善を図ることができた。
大賀 徳道; 大森 憲一郎; 渡邊 和弘; 大島 克己*; 伊藤 孝雄; 河合 視己人; 薄井 勝富; 栗山 正明
Proceedings of 17th IEEE/NPSS Symposium Fusion Engineering (SOFE'97), 2, p.1091 - 1094, 1998/00
JT-60U用負イオンNBIは、イオン源2台にて500keV,10MWの重水素ビームを10秒間入射できるよう設計されており、1997年3月に設置された。本装置のイオン源用電源はソースプラズマ生成用電源、イオン引き出し電源、加速電源等から構成される。このうち加速電源は最高500kV出力することができ、2台のイオン源に共通に使われる。またイオン源内で発生する放電破壊時に電極の保護及びサージに対する保護のため200
s以下で電流を遮断することができる。ビーム加速前に、耐電圧試験、短絡試験が実施され電源の健全性が確認された。ビーム加速試験では、これまでに350keV,18.4Aの水素イオンビームを、重水素にては400keV,13.5Aのビームを得ることができた。JT-60Uプラズマへは、イオン源1台にて350keV,3.2MWの中性ビームを1秒間入射することに成功した。
恒岡 まさき; 藤田 秀男*; 今井 剛; 浅香 敏夫*; 飯山 俊光*
電気学会論文誌,D, 115(5), p.539 - 544, 1995/00
プラズマ核融合の電子サイクロトロン共鳴加熱装置(ECRH)の発振源であるジャイロトロンの効率は30%台と低くコストパフォーマンスが低い難点がある。そこでエネルギー回収ジャイロトロンと駆動電源を開発した。本論文はこの駆動電源のうち、重要な電子ビームの加速電源の開発について述べた。本電源はDC-DCコンバータ方式を採用したDC250V、120AをDC100kV、0.3Aに変換するもので5kHzのインバータ、高周波昇圧変圧器およびPWMチョッパ回路によって構成されている。高周波変圧器においては正弦波で7kHzまでの周波数応答を得ている。この変圧器と対に6台のインバータを30°の位相差を設けて特高出力のリップルを緩和している。さらにチョッパ制御には積分制御と状態フィードバックを用いてオーバーシュートすることなく20msの応答速度を得ている。これにより効率48%のジャイロトロン実験に成功した。
恒岡 まさき; 坂本 慶司; 春日井 敦; 今井 剛; 假家 強*; 林 健一*; 満仲 義加*
電気学会論文誌,B, 114(11), p.1179 - 1180, 1994/00
本論文はCPDジャイロトロンとそれを駆動する電源システムについて述べたものである。CPDジャイロトロンは発振終了後の電子ビームを減速させるため、コレクターとボディを絶縁し、カソードとボディ間に加速電界を与え、ボディとコレクター間に減速電界を与えてエネルギー回収するものである。これを駆動する電源は加速電源と発振電力を供給する主電源の2種に分けた。これらを組合せて発振実験を行った結果、従来は30%台の効率が50%に向上し、さらに350kW、5secの出力を得て、世界初の高効率で高出力の実験に成功した。また、この発振実験により、電力を供給している主電源の容量を大幅に下げることが出来ることを実証した。
松岡 守; 斎藤 房男*; 松田 慎三郎; 比嘉 修*; 水野 誠; 渡辺 幸夫*; 渡邊 和弘; 内藤 正次*
電気学会論文誌,B, 112(11), p.1035 - 1044, 1992/00
ゲートターンオフサイリスタ(GTO)を用いた過渡電圧制御機能付きスイッチを開発し、JT-60NBIの加速電源の直流スイッチとして使用した。NBIのこの直流スイッチにはこれまでの四極管が使われてきたが、NBIの高エネルギー化、高パワー化に伴い四極管の信頼性が低下してきたことから、これに代わるものとして開発したものである。電圧制御機能はイオン源に過渡的に過大電圧がかかり、放電破壊が生ずるのを防ぐために必要とされる。多数直列接続されるGTO素子の一部に個々に非線形抵抗を並列接続し、これらのGTO素子を個別にオンすることにより、電圧制御機能を実現した。イオン源を負荷とした試験により、この機能が正常に動作することを確認した。また四極管と同等のスイッチング性能を有し、信頼性も高いものとすることができた。
大楽 正幸; 秋場 真人; 荒木 政則; 井上 多加志; 水野 誠; 小原 祥裕; 奥村 義和; 関 昌弘; 田中 茂; 渡邊 和弘; et al.
NIFS-MEMO-3, 4 Pages, 1991/08
当研究室では、次期核融合実験炉用プラズマ対向機器等の高熱流束受熱機器の研究開発を進めており、各種材料及び機器の加熱試験を促進するために高熱負荷試験装置(JEBIS)を平成元年に製作した。本装置には、JT-60用NBI装置の建設で養われた技術を活用したプラズマ電子銃を熱源として装備するとともに、次期NBI装置の設計に関するR&D要素が盛り込まれた高周波インバータ方式を電子ビーム用加速電源(最大定格:100kV、5.0A連続)の主回路に採用している。また、本装置は、最大100kV、4.0Aの電子ビームをパルス的または定常的に引き出すことが可能であり、ビームの形状もペンシル状からシート状まで実験目的に応じて変更することができる。本件では、これらの性能と特徴を紹介し、現在までの運転経験より得た知識などについても報告する。
松岡 守
電気学会論文誌,B, 111(7), p.807 - 808, 1991/00
中性粒子ビーム入射装置(NBI)の2段加速イオン源の中間電極電圧を抵抗分圧により供給する場合、分圧抵抗に流すブリーダ電流をいくつに設定するかが加速電源の設計上問題となる。ブリーダ電流を減らせば抵抗発熱が小さくなるので効率が良く、かつ抵抗の製作も楽になる。一方中間電極の電圧電流特性は線形ではないので、中間電極電圧を安定に保つためにはブリーダ電流をある程度大きくとる必要がある。そこで、ブリーダ電流をどこまで減らせるのかを静的な場合について検討した。この結果を用いてDIII-DNBIのブリーダ電流の設定が定常な条件の下ではイオン源の非線形性に比して十分余裕があり、ブリーダ電流を減らせる可能性があることを示した。
松岡 守; 河合 視己人; 小又 将夫; 北村 繁; 松田 慎三郎; 水橋 清; 長村 英博*; 小原 祥裕; 渡邊 和弘
JAERI-M 84-112, 20 Pages, 1984/06
電圧制御機構を有するGT0(ゲートターンオフサイリスク)バルブを考慮し、JT-60NBI原型ユニットに適用した。これは特にJT-60NBIに適用できるかを調べることを目的として行なわれたものである。性能試験により本GTOバルブは高い信頼性と適用性を有することが確認できた。この結果からJT-60NBI用加速電源にも本GTOバルブを用いることとした。
松岡 守
JAERI-M 82-105, 43 Pages, 1982/08
JT-60NBI原型ユニットにおいてその加速電源の中の真空管による負帰還制御の制御性をイオン源の特性を含めて評価した。まず加速電源の負荷としてのイオン源の特性を求めた。その結果2段加速型である原型ユニットイオン源の第1、2正電極の特性は比較的単純な定電流源として近似できることがわかった。これを用いてまず静的な制御の関係を求め、次いでこれをもとに浮遊容量の効果を加えて制御ブロック線図を求めた。実際の制御特性は以上のような評価法により良く説明できる。またさらに制御の質を高めるために本評価法を用いれば効率的に検討を進めることができる。
