2015 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
| Project/Area Number |
26249141
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
今井 剛 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80354637)
|
|---|
| 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, ヘリカル研究部, 教授 (80270487)
坂本 慶司 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門 那珂核融合研究所, 研究主席 (90343904)
南 龍太郎 筑波大学, 数理物質系, 講師 (70370476)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ジャイロトロン / ECH / プラズマ加熱 / モード変換器 / ミラー / 円筒共振器 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
原型炉では、大型高密度プラズマの内部加熱・電流駆動制御が不可欠であり、100MWレベルの加熱パワーが必要となる。核融合炉に適した電子サイクロトロン加熱（ECH）でこれを構築するには、ミリ波帯で単管３－５MWジャイロトロン・マイクロ波電子管の開発が切望されている。本研究では、28GHz 帯電子管での2MWレベルの発振を目指す。必要な電子管主要部品は、100kV近い電圧で100A近い電子ビームを生成する電子銃部、2MW以上のパワーを発振する共振器、効率よくミリ波をガウスビーム様の波形にするモード変換機・ミラー系、発振後の電子ビームの受熱器のコレクター、高パワー密度のマイクロ波の出力窓である。２６年度はこれ迄の実績を基に電子ビームシミュレーションと共振器設計を実施、2MW以上発振の設計のめどを付け、円筒型共振器の製作を行なった。本年度はモード変換器・ミラー系の設計と製作、コレクター、出力窓の製作を行い、全体組み立てを完了し、400度Cレベルでの高温での真空排気を終え、ほぼ電子管としの動作準備ができた。特に重要なモード変換器・ミラー系については、マルチMW動作を想定して、モード変換効率を最大限に高くする設計を試み、第1ミラーまでの伝送効率９９%以上の設計を達成し、出力窓迄の伝送効率も９７%以上を確保した。出力窓も反射を最小限にする為に、２重窓として精密なチューニングができるようにした。また、2MWレベル発振動作に必要な試験電源の検討も進めて次年度に備えた。
|
| 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、ジャイロトロン主要部品を全て製作し終えて、全体組立を完了し、高温での真空排気を終えた。また、既存管でのデータも取得できた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度に、ジャイロトロンの外装を施し、仕上げるとともに、初期試験を実施し、設計データと比較を行う。試験は、既存の電源の範囲内で大電流発振データを取得し改良すべき点を明らかにして、改良設計を行う。また、試験設備の整備として、70-100A級の試験のための準備をさらに進め、２９年度以降には、さらに高電力の発振を目指す。
|
-
[Journal Article] Development of gyrotrons for fusion with power exceeding 1 MW over at wide frequency range2015
Author(s)
T. Kariya, T. Imai, R. Minami, T. Numakura, T. Eguchi, T. Kato, Y. Endo, M. Ichimura, T. Shimozuma, S. Kubo, H. Takahashi, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Ito, T. Mutoh, K. Sakamoto, H. Idei, H. Zushi, K. Nagasaki, F. Sano, M. Ono, Y. Mitsunaka
-
Journal Title
Nuclear Fusion
Volume: 55
Pages: 093009
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
[Presentation] Development of Over 1 MW Gyrotrons and ECH Systems in University of Tsukuba2015
Author(s)
R. Minami, T. Kariya, T. Imai, T. Numakura, Y. Endo, Y. Nakashima, T. Shimozuma, S. Kubo, H. Takahashi, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Ito, T. Mutoh, K. Sakamoto, Y. Oda, R. Ikeda, K. Takahashi, H. Idei, K. Nagasaki, M. Ono, T. Eguchi and Y. Mitsunaka
Organizer
Japan-Korea Workshop on "Physics and Technology of Heating and Current Drive"
Place of Presentation
日立シビックセンター（ 茨城県、日立市）
Year and Date
2015-12-21 – 2015-12-22
Int'l Joint Research
-
-
-
[Presentation] Development of Over 1 MW and Multi-Frequency Gyrotrons for Present ST and Fusion Experiments in University of Tsukuba2015
Author(s)
R. Minami, T. Kariya, T. Imai, T. Numakura, Y. Endo, M. Ichimura, T. Shimozuma, S. Kubo, H. Takahashi, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Ito, T. Mutoh, K. Sakamoto, Y. Oda, R. Ikeda, K. Takahashi, H. Idei, K. Nagasaki, M. Ono, T. Eguchi, Y. Mitsunaka
Organizer
18th International Spherical Torus Workshop
Place of Presentation
Princeton ( USA )
Year and Date
2015-11-03 – 2015-11-05
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Development of Over 1 MW and Multi-Frequency Gyrotrons in University of Tsukuba2015
Author(s)
R. Minami, T. Kariya, T. Imai, T. Numakura, Y. Endo, M. Ichimura, T. Shimozuma, S. Kubo, H. Takahashi, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Ito, T. Mutoh, K. Sakamoto, Y. Oda, R. Ikeda, K. Takahashi, H. Idei, H. Zushi, K. Nagasaki, F. Sano, M. Ono, T. Eguchi, Y. Mitsunaka
Organizer
Workshop on RF Heating Technology of Fusion Plasmas 2015
Place of Presentation
国際ファッションセンター（ 東京都、墨田区）
Year and Date
2015-08-31 – 2015-09-02
Int'l Joint Research
-
