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論文

Progress and status of the gyrotron development for the JT-60SA ECH/CD system

小林 貴之; 澤畠 正之; 寺門 正之; 平内 慎一; 池田 亮介; 小田 靖久; 和田 健次; 日向 淳; 横倉 賢治; 星野 克道; et al.

Proceedings of 40th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2015) (USB Flash Drive), 3 Pages, 2015/08

JT-60SAにおける電子サイクロトロン加熱電流駆動(ECH/CD)用にジャイロトロン開発を行っている。高出力、長パルス試験を行い、110GHzと138GHzの2つの周波数において、1MW/100秒の出力を得ることに世界で初めて成功した。この結果により、JT-60SAに求められるジャイロトロンの性能を、完全に満たした。また、空胴共振器、コレクター及び不要高周波の吸収体の熱負荷を実験的に評価した結果、熱負荷の観点では、更なる高出力での運転が、両方の周波数で可能であることを示した。さらに、上記2周波数に加えた付加的な周波数として、82GHzでの発振が、これまでのところ、0.4MW/2秒まで得られている。110/138GHzにおける1.5MW以上の出力や、82GHzにおける1MW出力を目指した大電力試験が進展中であり、最新の成果について報告する。

論文

Conceptual study of ECH/ECCD system for fusion DEMO plant

坂本 慶司; 高橋 幸司; 春日井 敦; 南 龍太郎; 小林 則幸*; 西尾 敏; 佐藤 正泰; 飛田 健次

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1263 - 1270, 2006/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:64.24(Nuclear Science & Technology)

本論文は、炉システム研究室が提示した発電実証炉の仕様をベースに、DEMO炉の電子サイクロトロン共鳴加熱(ECH/ECCD)システムを検討したものである。具体的には、発電実証炉のトロイダル磁場から、周波数の第一候補を300GHzとし、これに対応する超高次モード(TE31, 20)を用いた300GHz帯エネルギー回収型ジャイロトロンの設計,300GHz帯ダイヤモンド窓,伝送系,遠隔ミラー制御型結合系の概念設計を行った。併せて、必要な技術開発の方向を明らかにした。

論文

JT-60Uにおける電子サイクロトロン加熱・電流駆動技術の進展

森山 伸一; 池田 佳隆; 関 正美; 坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 梶原 健*; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; 福田 武司*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 79(9), p.935 - 944, 2003/09

局所電流駆動によってプラズマ中の磁気的揺動を抑えたり、電流分布を最適に制御することは、より高いプラズマ性能を得るための鍵である。JT-60Uでは電子サイクロトロン加熱装置を用いて加熱及び局所電流駆動の実験を行っている。新型アンテナはポロイダル方向に加えてトロイダル方向にもビームをスキャンできる機能を実現するため、2つの角度可変反射鏡を用いる設計とした。ポロイダルスキャンにより加熱,電流駆動の位置を変化させることができる。この機能を用い、新古典テアリングモード(NTM)の位置を検出し、入射角度をフィードバック制御して揺動を抑制することに成功した。一方トロイダルスキャンは、局所的な逆電流駆動や電流を駆動しない加熱を可能にした。高周波を発振する電子管では、高周波吸収体を内蔵することで寄生発振を抑制して長パルス化が可能になり、2.8MW3.6秒間(約10MJ)という世界最高の入射エネルギーを得た。また、電子管のアノード電圧を高速でON/OFFする技術を用いて従来困難であった入射パワーの変調を可能にし、プラズマの熱パルス伝搬を調べる実験を行うことができた。

報告書

不要RFの抑制によるジャイロトロンの高性能化

春日井 敦; 坂本 慶司; 林 健一*; 高橋 幸司; 庄山 裕章*; 梶原 健*; 池田 佳隆; 假家 強*; 満仲 義加*; 藤井 常幸; et al.

JAERI-Research 2002-027, 57 Pages, 2002/11

JAERI-Research-2002-027.pdf:3.6MB

ジャイロトロン内に発生する不要RFは、ジャイロトロンの長パルス化あるいは高効率化等の性能向上を妨げている要因の1つである。ジャイロトロンの内部に発生する不要RFには、(1)ビームトンネルにおける寄生発振,(2)放射器における寄生発振,(3)ジャイロトロン内部の散乱RFがある。ビームトンネルにおける寄生発振は、ビームトンネルの表面に炭化珪素材を適用することで完全に抑制することができた。その結果、ジャイロトロンの空胴共振器における主モードの発振効率を従来の約20%から30%以上に改善でき、高効率動作の実現を達成した。放射器の寄生発振については、空胴共振器での発振効率を高めることで軽減できることを明らかにした。ジャイロトロン内部の高周波回路の回折損失に起因する散乱RFはジャイロトロン出力の10%以上あることが明らかとなったが、冷却の工夫及びDCブレークの材質の変更により、動作を制限する要因にはなっていない。以上のように、寄生発振を抑制したこと及び散乱RFを管外で処理し、散乱RFに起因する内部加熱に対する冷却の強化により1MW-10秒レベル(0.9MW-9.2秒)の長パルス動作が可能となった。

報告書

ECH装置CVDダイアモンド真空窓の応力解析

高橋 幸司; 小松崎 学*

JAERI-Research 2000-054, 23 Pages, 2001/03

JAERI-Research-2000-054.pdf:1.37MB

核融合実験炉に必要とされる電子サイクロトロン波加熱(ECH)装置の伝送系・結合系において、ECH装置の真空隔壁として使用する化学気相成長(CVD)ダイアモンド真空窓(トーラス窓)の応力解析を行った。ABAQUSコードによる解析結果は、ダイアモンド窓の圧力試験結果と良い一致を示し、実機サイズとほぼ同等となる有効径70mm,厚さ2.25mmの窓は、1.45MPa(14.5気圧)の圧力まで耐えうることが判明した。また、真空あるいは安全隔壁としてのダイアモンド窓の設計指針を得た。

論文

Chemical vapor deposition diamond window as vacuum and tritium confinement barrier for fusion application

高橋 幸司; 坂本 慶司; 春日井 敦; 今井 剛; Brandon, J. R.*; Sussmann, R. S.*

Review of Scientific Instruments, 71(11), p.4139 - 4143, 2000/11

 被引用回数:14 パーセンタイル:33.83(Instruments & Instrumentation)

核融合炉に必要な電子サイクロトロン波加熱(ECH)装置において、炉の真空及びトリチウムとECH装置の発振部(ジャイロトロン)及び伝送系を分離するためにダイヤモンド真空窓を使用する。ECH真空窓は真空容器(第一隔壁)と同等の境界となり、例えば、ITERの第一隔壁の圧力条件として、耐圧5気圧となっているが、ダイヤモンド窓もその条件を満たす必要がある。それを調べるために実機大のダイヤモンド窓(厚さ2.25mm,有効径70mm)を制作して圧力試験を行い、条件の2倍以上となる耐圧10気圧を実証した。また、10気圧の瞬時及び10分間の負荷にも耐えることを実証した。さらに、ABAQUSコードにより応力計算を行い、実験と計算のよい一致を示すとともに、今後のダイヤモンド窓設計に役立つ設計指針を得た。

報告書

核融合実験炉におけるECHランチャーの中性子遮蔽概念設計

高橋 幸司; 今井 剛; 毛利 憲介*; 森 清治*; 野本 恭信*

JAERI-Research 2000-036, 26 Pages, 2000/09

JAERI-Research-2000-036.pdf:1.24MB

核融合実験炉における電子サイクロトロン波加熱/電流駆動(ECH/ECCD)ランチャーの中性子遮蔽に主眼を置いた概念設計について述べる。1ポートあたり20~25MWのEC波が入射可能で、超伝導コイルや真空窓(ECHトーラス窓)を中性子線などの放射線による損傷から保護する遮蔽性能を有することが必要である。それらの条件を満たすようなECHランチャー用ブランケットや導波管束、遮蔽体の概念設計検討を行うとともに、その概念設計検討をもとに2次元の遮蔽解析を行い、ECHランチャー詳細設計のための有効な設計指針を得た。

口頭

Progress in ECH/CD launcher development for JT-60SA

小林 貴之; 平内 慎一; 澤畠 正之; 寺門 正之; 和田 健次; 日向 淳; 佐藤 文明; 横倉 賢治; 星野 克道; 高橋 幸司; et al.

no journal, , 

JT-60SAにおける電子サイクロトロン加熱電流駆動用に、高い信頼性を有し、ポロイダル・トロイダルの2方向に幅広い入射角度を実現するためのランチャー開発を行っている。特に重要な部位は、駆動シャフトの約30cmの直線駆動と約30度の回転を実現するための真空境界であるベローズ機構である。今回、本ベローズ機構の実規模モックアップを製作し、真空排気を行った状態で、直動10万回、回転1万回の繰返し駆動試験を行った。その結果、真空リーク等は観測されず、本機器の信頼性の高さを確認した。その後、本モックアップを改造し、約4mの駆動シャフト及び軸受を含む駆動系全体モックアップを製作した。本駆動系全体モックアップの繰返し試験を2015年中に実施するため、準備を進めている。さらに、4系統の冷却水チャンネルを内包する大型曲面ミラーである第二ミラーのモックアップを設計・製作して、製作性を検証した。加えて、各冷却チャンネルの流量と圧力の関係が設計と一致することを確認した。

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