2016 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)
南 龍太郎 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70370476)
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 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 核融合炉材料研究開発部, 部長(定常) (90343904)
森山 伸一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂核融合研究所 ITERプロジェクト部, 上席研究員(定常) (90354654)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ジャイロトロン / ECH / プラズマ加熱 / モード変換器 / 円筒共振器 / エネルギー回収 / 原型炉 / 電子ビーム分散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核融合原型炉では、大型の高密度プラズマの内部加熱・電流駆動とその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ー5 MWジャイロトロン・マイクロ波管の開発が切望されている。本研究では、2MWレベルの発振を目指す。必要な電子管の主要部品は、100kV近い電圧で100A近い電子ビームを生成する電子銃部、2MW以上の発振が可能な共振器、効率よくミリ波をガウス状ビーム様の波形にするモード変換器・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年度に設計と部品製作、２７年度にはモード変換器等の主要部品を製作し、全体組み立て、高温真空排気を終えた。本年度は、ジャイロトロン管としての仕上げを行い、筑波大の試験設備へ据え付けを行い、通電試験を開始した。電子銃の特性等の基本動作を確認した後、28GHzでの発振試験を開始し、主磁場超伝導コイルの調整を行うとともに、出力の主磁場依存性、電子ビーム電流依存性、アノード電圧依存性、エネルギー回収電圧依存性等の発振の基礎特性の初期試験まで実施した。電源の制限のため、55 A程度迄の試験が限界であったが、最大約1.3MWの出力を確認するとともに、28GHzでの設計通りのモードの発振を確認、電子ビームの分散が設計よりも大きいことを示唆するデータを取得し、今後の、実験調整点や設計改良点を抽出できた。
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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2MW級ジャイロトロンの製作が完了して初期試験を実施し、基礎特性の取得と、28GHzで最大約1.3MWのマイクロ波出力を得るとともに、設計通りの発振モードの確認や電子銃等の改良点の抽出ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
２９年度はさらなる発振調整と電源の増力により、性能を向上し、1.5MW程度の出力を達成し、さらに改造のポイントを明確にして、改良設計を行い、最終年度迄に改造実施し、また、電源設備の準備を進め、2MWレベルの発振を目指す。
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[Journal Article] Development of 28/35GHz dual-frequency gyrotron for ECH study2016
Author(s)
T.Kariya, T.Imai, R.Minami, K.Tsumura, Y.Ebashi, H.Idei, K.Hanada, M.Ono, K.Komurasaki, T.Numakura, Y.Endo, Y.Nakashima
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Journal Title
AIP Conf. Proc.
Volume: 1771
Pages: 030020
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Development of Over MW Gyrotrons for Fusion at Frequencies from 14 GHz to Sub-terahertz2016
Author(s)
T. Kariya, T. Imai, R. Minami, T. Numakura, K. Tsumura, Y. Ebashi, Y. Endo, R. Ikezoe, Y. Nakashima, K. Sakamoto, Y. Oda, R. Ikeda, K. Takahashi, T. Kobayashi, S. Moriyama, T. Shimozuma, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Takahashi, H. Igami, T. Mutoh, H. Idei, K. Hanada, K. Nagasaki, M. Ono, T. Eguchi, Y. Mitunaka, et.,al.
Organizer
IAEA-FEC2016
Place of Presentation
Kyoto International Conference Center,Kyoto, Japan
Year and Date
2016-10-17 – 2016-10-22
Int'l Joint Research
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[Presentation] Non-inductive Electron Cyclotron Heating and Current Drive with Dual Frequency (8.2 /28 GHz) Waves in QUEST2016
Author(s)
H. Idei, T. Onchi, T. Kariya, K. Hanada, T. Imai, A. Ejiri, H. Togashi, T.I. Tsujimura, S. Kubo, O. Watanabe, K. Mishra, K. Nakamura, A. Fujisawa, Y. Nagashima, M. Hasegawa, S. Kawasaki, A. Higashijima, T. Nagata, H. Zushi, Y. Takase and A. Fukuyama
Organizer
IAEA-FEC2016
Place of Presentation
Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
Year and Date
2016-10-17 – 2016-10-22
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of 28/35 GHz dual-frequency gyrotron for ECH study2016
Author(s)
T.Kariya, T.Imai, R.Minami, K.Tsumura, Y.Ebashi, H.Idei, K.Hanada, M.Ono, K.Komurasaki, T.Numakura, Y.Endo, Y.Nakashima
Organizer
11th International Conference on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement. Budker Institute of Nuclear Physics
Place of Presentation
Novosibirsk, Russia
Year and Date
2016-08-08 – 2016-08-12
Int'l Joint Research
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[Presentation] Measurement of ECH Effect in a Tandem Mirror Plasma Using a Semiconductor Detector Array and an Electrostatic Energy Analyzer2016
Author(s)
R. Minami, T. Imai, T. Kariya, T. Numakura, M. Uehara, K. Tsumura, Y. Ebashi, S. Kajino, Y. Endo and Y. Nakashima
Organizer
the 21st Topical Conference on High-Temperature Plasma Diagnostics (HTPD)
Place of Presentation
Madison, Wisconsin, USA
Year and Date
2016-06-05 – 2016-06-09
Int'l Joint Research
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