Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
坂本 慶司; 春日井 敦; 高橋 幸司; 南 龍太郎*; 假家 強*; 満仲 義加*; 小林 則幸
Proceedings of 21st IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2006) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/03
ITER用に開発を行っている170GHzジャイロトロンとランチャー開発の最近の成果を報告する。ジャイロトロンの発振モードをガウス型ビームに変換する内蔵型モード変換器の効率向上設計に成功したこと,電子銃の速度分散の抑制に成功し、発振の高効率化に成功したことにより、出力0.6MWでITERに必要な600秒の安定発振を達成した。ITERの目標である1MWでの1000秒クラスのジャイロトロン開発に向け、大きな進歩である。また、次数の高い発振モード(現状TE
モードに対し、TE
モード)の短パルス発振実験を行った。発振モードの次数を上げることにより、空洞共振器のサイズが大型化でき、電気抵抗損失による熱負荷を大きく下げることができるため、さらなる大電力化,長寿命化が可能となる。その結果、1ミリ秒ながら1.6MWの安定発振に成功した。円筒空胴におけるTEクラスの高次モードの安定発振は非常に難しいとの予測を覆すもので、モード競合理論の再構築を迫る結果である。一方、ITERの水平ポートに装着する電子サイクロトロン電流駆動用ランチャーの設計では、フロントシールド,RFビーム角度制御用可動ミラーとその駆動機構,ランチャー内RF伝送系の設計を行い、その実現可能性を示した。また、ランチャーのキーコンポーネントであるミラー駆動系,高安全性真空封じ窓の開発を行い、ランチャーに使用できることを示した。
春日井 敦; 南 龍太郎*; 高橋 幸司; 小林 則幸; 假家 強*; 満仲 義加*; 坂本 慶司
Fusion Science and Technology, 51(2T), p.213 - 216, 2007/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)原子力機構では、ITER用170GHzジャイロトロンの開発を精力的に継続している。長パルス化を阻害する要因として、発振に重要な役割を果たす電子ビーム電流が、動作中に徐々に減少し、それに伴い出力が減少するあるいはほかの不要モードを誘起し目的の発振モードを維持できないという課題が指摘されていた。そこでこの課題を解決し、ジャイロトロンの長パルス動作を実証するために、カソードヒータの制御にプレプログラミング制御を導入し、ビーム電流を維持することを試みた。その結果、安定なビーム電流制御に成功し、200kWの出力ではあるものの、ITERで必要とされる1000秒間の安定な発振を実現するとともに、プレプログラミング制御の有効性を実証した。出力はジャイロトロンの出力をダミーロードまで導くための伝送系内部の発熱により制限されたが、ジャイロトロンに搭載されているモード変換器のモード変換効率を向上させることで、伝送系内部の高周波損失も抑制することができる。そこで今回新たに、モード変換効率を向上させたジャイロトロンを製作し、実験を開始した。放射器内部のわずかな歪みも排除するように製作上や輸送上の問題点を克服し、ジャイロトロン内部の位相補正を行わずミラー枚数を減らした結果、RFの内部損失がこれまでの約10パーセントから約2パーセントへ大幅に改善できた。これにより、エネルギー回収を行った場合のジャイロトロンの総合効率が、1MW出力において50パーセントとなった。ITER用170GHzジャイロトロンの開発に向けた大きな成果である。
假家 強*; 満仲 義加*; 今井 剛*; 斉藤 輝雄*; 立松 芳典*; 坂本 慶司; 南 龍太郎*; 渡辺 理*; 沼倉 友晴*; 遠藤 洋一*
Fusion Science and Technology, 51(2T), p.397 - 399, 2007/02
被引用回数：11 パーセンタイル：61.1(Nuclear Science & Technology)原子力機構と共同開発した500kW級28GHzジャイロトロンの出力特性の最適化を行った。ジャイロトロンは従来の200kW級小型ジャイロトロン用マグネットに装着し、かつ大型電子エミッターの使用が可能となるように2極電子銃を用いている。また、準光学モード変換器を内蔵し、大電力化,長パルス化に対応できる構造となっている。実験の結果、これまでの200kWを大きく上回る500kWの出力が可能となり、また低電流領域では発振効率50パーセントを超える成果が得られた。
春日井 敦; 高橋 幸司; 小林 則幸; 假家 強*; 満仲 義加*; 坂本 慶司
信学技報, 106(200), p.77 - 82, 2006/08
日本原子力研究開発機構では、高出力化,長パルス動作及び高効率動作の同時達成を目指したITER用170GHz高周波発生装置ジャイロトロンの開発を行っている。これまでジャイロトロン内部の高周波損失による発熱及びビーム電流減少に伴う異常発振が、高出力化,長パルス化を制限してきた。放射器及び内部ミラーの高周波出力回路部の改良により、高周波損失をこれまでの約8パーセントから約2パーセントへ大幅に改善できた。これにより、ジャイロトロン内部の発熱を大幅に軽減した。さらに、カソードヒーター電圧のプレプログラミングによるビーム電流一定制御を行い発振の安定化を実現した。また、電子ビームの速度分散を抑えることにより発振効率を向上させた。これらの改善の結果、約2週間の調整運転でこれまでの性能を上回る、出力約0.6MW,パルス幅1000秒間(ITERの代表的な放電時間)の発振を、約45パーセントの高効率で動作させることに成功した。この成果は、ITER用ジャイロトロンでは世界最高性能であるとともに、最終的な目標である、1MW-定常動作-50パーセントへ向けた大きな性能の進歩である。
坂本 慶司; 春日井 敦; 南 龍太郎; 高橋 幸司; 小林 則幸; 假家 強*; 満仲 義加*
Proceedings of 14th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating (EC-14), p.517 - 525, 2006/00
ITERに向け、原子力機構で開発中の大電力長パルス170GHzジャイロトロンと、高次モード発振研究のための短パルスジャイロトロンの開発研究の成果を発表する。大電力長パルスジャイロトロン(発振モードはTE31,8)は、長パルス化の障害であったビーム電流のショット中の減少を抑えるため、電子銃用ヒーターの入力制御による電流値一定制御機能を導入し、ITERのパルス幅である1000秒の安定発振を得た(出力0.2MW)。一方、大電力化の障害となるジャイロトロン内不要RFの発生原因が、ジャイロトロン内蔵モード変換器の微小なそりであることを明らかにし、これを改良したモード変換器を製作し、改良型ジャイロトロンの製作を行った。また、短パルスジャイロトロンでは、発振モードとして、1.6MWの連続出力が可能となるTE31,12モードにおいて、目標の1.6MWの単一モード発振を実証した(パルス幅1ミリ秒)。この結果、将来のジャイロトロンの大電力化,長寿命化の可能性を明らかにした。
南 龍太郎; 春日井 敦; 高橋 幸司; 小林 則幸; 假家 強*; 満仲 義加*; 林 健一*; 坂本 慶司
信学技報, 105(498), p.39 - 42, 2005/12
日本原子力研究開発機構では、核融合プラズマの加熱・電流駆動のための大電力ミリ波源ジャイロトロンの開発を行っている。今回、安定な長パルス動作を妨げる問題点の対策として、モード変換器放射器内部形状を解析的に最適化し、ビーム電流生成部のヒーターの入力パワーをプレプログラミング制御によりブーストすることで、電流減少を補償する実験を行った。その結果、これまでに、0.13MW/600秒,0.2MW/550秒,パルス幅1000秒の安定な電子ビーム運転を実証している。
春日井 敦; 梶原 健; 高橋 幸司; 小林 則幸; 假家 強*; 満仲 義加*; 坂本 慶司
no journal, ,
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研究開発を進めている。これまでに高周波回路,電子銃,制御方式の改良等を行ったジャイロトロンを製作し、長パルス実験を重ねてきた。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秒よりはるかに長く、ITERで検討されている長時間運転モードにも対応できる。さらに、長パルス動作時のジャイロトロン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ことに成功した。その結果、従来の運転方法では達成できなかった出力0.82MWで56%の高効率動作を600秒(10分)以上動作させることに成功した。これは100GHz帯のジャイロトロンにおいて理論上の効率に近く、ITER用ジャイロトロンの実用化に向けた大きな成果と言える。
