2014 Fiscal Year Annual Research Report
原型炉ECHに向けたマルチMWジャイロトロン発振の研究
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26249141
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
今井 剛 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80354637)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
假家 強 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30451678)
下妻 隆 核融合科学研究所, 核融合科学研究所, 教授 (80270487)
坂本 慶司 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 研究主席 (90343904)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ECH / ジャイロトロン / 原型炉 / 核融合 / プラズマ / 電子銃 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
将来の核融合原型炉の電子サイクロトロン加熱（ECH）では100MWレベルの加熱パワーが必要であり、核融合炉に適したECHでシステムを構築するには単管数MWのミリ波帯マイクロ波管ジャイロトロンの開発が切望されている。その開発の基盤的研究として、本研究では、28GHz帯のジャイロトロンで2MWレベルの発振を目指す。今年度は、これに必要な電子銃と共振器の設計・製作を進めた。電子銃設計では、速度分散ができる限り小さくなるよう電子銃のシミュレーションコードを用いて、カソード面から共振器位置迄の軌道を計算して分散を最小化した。ビームトンネルについては寄生発振が生じないようにSiCを配した構造として製作した。共振器については、2MWでの性能が向上するように、軸方向長さを長くし、また、発振モードとしてはTE8,5を決定した。ビームの入口部と出口部のテーパ管の形状についても、高パワーに向け設計を最適化した結果、28GHzにおいて、2MWを超える出力が、電子ビーム電流70Aにおいて可能との計算結果を得た。さらに、その設計に基づき、共振器部の製作を行った。モード変換器は、高パワー連続を目指す上では高効率化は必須であり、これまでに97%程度の伝送効率を得ているが、さらに、ミラーとの相性を考慮しながら設計を最適化して行き、27年度に製作予定である。試験設備についても、27年度に短パルスでの2MWレベルの検証ができるように装置の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通り、電子銃、共振器の発振の基本となる部品の設計製作が完了した。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度に、モード変換器とコレクター、さらに外装部品等を製作し、部品レベルでの製作を終える。その後28年度に全体くみ上げをし、電子管として仕上げ、発振試験を開始、発振データを修得する。磁場依存性、ビーム電流依存性等の基礎データから、課題点を明らかにし、必要な改良点を明確にする。その後29年度に必要な改良を実施し、最終年度に目標の達成を目指す。
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[Presentation] Status of Collaborative Gyrotron developments in University of Tsukuba2014
Author(s)
Tsuyoshi Kariya, Tsuyoshi Imai, Ryutaro Minami, Takaki Kato, Keishi Sakamoto, Hiroshi Idei, Hideki Zushi, Kazuaki Hanada, Masayuki Ono, Taku Eguchi, Yoshika Mitsunaka, Tomoharu Numakura, Makoto Ichimura
Organizer
Plasma 2014 (プラズマ・核融合学会第31回年会）
Place of Presentation
新潟市
Year and Date
2014-11-18 – 2014-11-21
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[Presentation] Development of Over 1 MW and Multi-Frequency Gyrotrons for Fusion2014
Author(s)
T. Imai, T. Kariya, R. Minami, T. Numakura, T. Eguchi, T. Kato. Y. Endo, M. Ichimura, T. Shimozuma, S. Kubo1, H. Takahashi, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Ito, T. Mutoh, K. Sakamoto, H. Idei, H. Zushi, K. Nagasaki, F. Sano, M. Ono, Y. Mitsunaka
Organizer
25th IAEA Fusion Energy Conference
Place of Presentation
St. Peterusburug, Russia
Year and Date
2014-10-13 – 2014-10-18
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[Presentation] Development of 28 GHz gyrotron for cooperative ECH study2014
Author(s)
T. Kariya, R. Minami, T. Imai, T. Kato, H. Idei, K. Hanada, H. Zushi, T. Numakura, Y. Endo, M. Ichimura
Organizer
The 10th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement
Place of Presentation
Daejeon,Korea
Year and Date
2014-08-26 – 2014-08-29
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