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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Visualization of millimeter-wave power profiles in a corrugated waveguide and improvemtnt of transmission efficiency basing on the mode-analyses of transmitted waves

Research Project

Project/Area Number 16K06940
Research InstitutionNational Institute for Fusion Science

Principal Investigator

下妻 隆  核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80270487)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords伝搬モード分析 / コルゲート導波管 / ペルチェ素子 / 大電力ミリ波 / ジャイロトロン / マイターベンド / 核融合 / プラズマ加熱
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、コルゲート導波管内で伝送されるミリ波の強度分布を、ペルチェ素子アレイを用いて測定し、伝搬電磁波のモード成分分析を可能にするミリ波パワー分布モニターとそのモード分析法を研究することが目的である。
熱処理能力が高く小型のペルチェ素子を用いたミリ波パワー分布モニターの設計と製作を進めた。本素子は、1素子当たり約10Wの熱処理が可能で、これによってジャイロトロンで0.5MW級で定常ミリ波パワーの伝送にも適用可能 なミリ波パワー分布モニターシステムの構築を進めた。本ペルチェ素子は、サイズ8mm×12mmと、これまで使用してきた10.3mm×10.3mmのものよりも小型でありながら、熱処理能力が約3.5倍あるものである。口径88.9mmのコルゲート導波管のマイターベンドミラー部に設置した時、従来と同じ52素子を配列させることができた。通電と冷却能力試験を進めた。
新しい素子を用いた素子配列によるモード分析の可能性を検討した。特に新ペルチェ素子の2次元アレイより構成されるミリ波パワー分布モニターの信号解析法について、得られた電圧信号よりコルゲート導波管内伝搬モード成分を分析するためのソフトウエアの改良を行った。これらのミリ波パワー分布モニターを複数台、ある距離をを隔てて伝送路に設置したとき、その設置間隔がモード分析結果に与える影響を詳しく調べた。テストとして、最低次モードのLP01モードに、LP11モードをある強度比率と、異なる位相で混合して合成した分布を作り、2箇所に設置したミリ波パワー分布モニターの信号を用いて、正確なモード分析が可能かを検討した。その結果、2つのモードのビート波長の半整数倍付近では、正確な分析ができなくなることが判明した。本内容については、プラズマ・核融合学会において発表を行った。

  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Analysis Technique of Millimeter-Wave Propagating Modes in an Oversized Corrugated Waveguide Using Developed Beam Profile Monitors2018

    • Author(s)
      T. Shimozuma, S. Kobayashi, S. Ito, Y. Ito, K. Okada, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, T. Tsujimura, Y. Mizuno, S. Kubo
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 13 Pages: 3405036-1-4

    • DOI

      10.1585/pfr.13.3405036

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Electron Cyclotron Current Drive on the Ion Temperature in the Plasma Core Region of the Large Helical Device2018

    • Author(s)
      Y. Yoshimura, A. Ejiri, R. Seki, R. Sakamoto, K. Nagaoka, T. Shimozuma, H. Igami, H. Takahashi, T. I. Tsujimura, F. Warmer, K. Yanagihara, Y. Goto, K. Ida, M. Yoshinuma, T. Kobayashi, S. Kubo, M. Osakabe, T. Morisaki and the LHD Experiment Group
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 13 Pages: 140212-1-4

    • DOI

      10.1585/pfr.13.1402124

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Real-time control of electron cyclotron wave polarization in the LHD2018

    • Author(s)
      T. Ii Tsujimura, Y. Mizuno, T. Tokuzawa, Y. Ito, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, A. Ejiri
    • Journal Title

      Fusion Engineering and Design

      Volume: 131 Pages: 130-134

    • DOI

      10.1016/j.fusengdes.2018.04.062

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Evaluation of collective Thomson scattering spectra in the LHD2019

    • Author(s)
      M. Nishiura, S. Kubo, K. Tanaka, M. Iizawa, N. Kenmochi, T. Shimozuma, H. Takahashi, T. Saito, LHD experiment group
    • Organizer
      第74回 日本物理学会(春)
  • [Presentation] ECRHミリ波伝送系の伝送効率改善に向けたミリ波ビーム分布モニターの高性能化2018

    • Author(s)
      T. Shimozuma, S. Kobayashi, S. Ito, Y. Ito, Y. Mizuno, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, T. Tsujimura, S. Kubo
    • Organizer
      35th プラズマ・核融合学会 年会
  • [Presentation] LHDにおける電子サイクロトロン共鳴加熱の最適入射2018

    • Author(s)
      辻村 亨, 久保 伸, 下妻 隆, 吉村 泰夫, 伊神 弘恵, 高橋 裕己, 長壁 正樹
    • Organizer
      35th プラズマ・核融合学会 年会
  • [Presentation] LHDにおける入射EC波の偏波のリアルタイム制御2018

    • Author(s)
      T. Tsujimura, Y. Mizuno, T. Tokuzawa, Y. Ito, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, A. Ejiri, the LHD Experiment Group
    • Organizer
      第12回 核融合エネルギー連合講演
  • [Presentation] Recent progress of the applications of ECRH/ECCD and the supportive technologies in the LHD2018

    • Author(s)
      H. Igami, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Takahashi, T. I. Tsujimura, S. Kobayashi, Y. Mizuno, H. Takubo, K. Tanaka, M. Yokoyama, R. Seki, I. Yamada, R. Yasuhara, H. Tsuchiya, K. Ida, M. Yoshinuma, T. Kobayashi, S. Ohdachi, M. Osakabe, T. Morisaki
    • Organizer
      20th Joint Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-12-27  

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