ミリ波ビームモニターを用いたコルゲート導波管内伝搬大電力ミリ波のモード分析

• 研究課題/領域番号: 24560066
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 下妻 隆 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80270487)
• 連携研究者: 久保 伸 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80170025)
• 研究協力者: 大久保 邦三 (00023739)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: ジャイロトロン / コルゲート導波管 / 大電力ミリ波 / モード分析 / マイターベンド / ペルチェ素子 / 核融合 / 伝搬モード分析

研究成果の概要

高パワーミリ波の長距離伝送時における損失を低減するために、真空化されたコルゲート導波管からなる長距離伝送路中において、実時間でそのパワー分布を測定できる実時間ミリ波パワー分布・位置モニターを開発し、メガワットレベルのパワー伝送時に、そのパワー分布が計測できることを実証した。特に実時間測定のため、遠隔で制御、データ取得が可能なシステムを構築した。実際の154GHzでのメガワット、0.5秒ミリ波伝送を用いて測定された分布の結果は、短パルスで感熱紙で測定されたバーンパタンと良く一致した。またモニター信号の入射パワーに対する線形性も確認できた。これらの情報を用いてモード成分を分析する方法を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a Millimeter-Wave Beam Position and Profile Monitor for Transmission Efficiency Improvement in an ECRH System (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, S. Kobayashi, S. Ito, Y. Ito, S. Kubo, Y. Yoshimura, M. Nishiura, H. Igami, H. Takahashi, Y. Mizuno, K. Okada, and T. Mutoh
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 87 ページ: 04011-04011
  • DOI: 10.1051/epjconf/20158704011
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] R. Makino, S. Kubo, K. Kobayashi, S. Kobayashi, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi and T. Mutoh (2014)
  • 著者名/発表者名: Power and polarization monitor development for high power millimeter-wavea
  • 雑誌名: Review of Scientfic Instruments 巻: 85 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4891162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extension of high Te regime with upgraded electron cyclotron resonance heating system in the Large Helical Device, Extension of high Te regime with upgraded electron cyclotron resonance heating system in the Large Helical Device (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, T. Shimozuma, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Ito, S. Kobayashi, Y. Mizuno, K. Okada, T. Muto, K. Nagaoka, S. Murakami, M. Osakabe, I. Yamada, H. Nakano, M. Yokoyama, T. Ido, A. Shimizu, R. Seki, K. Ida, M. Yoshinuma, T. Kariya, R. Minami, T. Imai
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4884365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron cyclotron beam measurement system in the Large Helical Device (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kamio, H. Takahashi, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Ito, S. Kobayashi, Y. Mizuno, K. Okada, M. Osakabe and T. Mutoh
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectrum response and analysis of 77-GHz band collective Thomson scattering diagnostic for bulk and fast ions in LHD plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nishiura, S. Kubo, K. Tanaka, R. Seki, S. Ogasawara, T. Shimozuma, K. Okada, S. Kobayashi, T. Mutoh, K. Kawahata, T. Watari, LHD experiment group, T. Saito, Y. Tatematsu, S. B. Korsholm, M. Salewski
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 54 号: 2 ページ: 023006-023006
  • DOI: 10.1088/0029-5515/54/2/023006
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Harmonic ECH Experiment for Extension of Heating Parameter Regime in LHD (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, H. Takahashi, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Igami, M. Nishiura, S. Ogasawara, R. Makino, H. Idei,
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 号: 0 ページ: 2402073-2402073
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2402073
  • NAID: 130004685105
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experiment for Over 200 kW Oscillation of a 295 GHz Pulse Gyrotron (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, T. Saito, Y. Tatematsu, S. Ikeuchi, J. Kasa, M. Kotera, I. Ogawa, T. Idehara, S. Kubo, T. Shimozuma, M. Nishiura and K. Tanaka
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 号: 0 ページ: 1205165-1205165
  • DOI: 10.1585/pfr.8.1205165
  • NAID: 130003392937
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of Megawatt 77-GHz Gyrotron Operation for Collective Thomson Scattering in LHD (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Ogasawara, S. Kubo, M. Nishiura, Y. Tatematsu, T. Saito, K. Tanaka, T.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 8 号: 0 ページ: 2402069-2402069
  • DOI: 10.1585/pfr.8.2402069
  • NAID: 130004685104
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron Bernstein wave heating by electron cyclotron wave injection from the high-field side in LHD (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, H. Igami, S. Kubo, T. Shimozuma, H. Takahashi, M. Nishiura, S. Ohdachi, K. Tanaka, K. Ida, M. Yoshinuma, C. Suzuki, S. Ogasawara, R. Makino, H. Idei, R. Kumazawa, T. Muto, H. Yamada
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 53 号: 6 ページ: 63004-63004
  • DOI: 10.1088/0029-5515/53/6/063004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mode Content Analysis for ECH Transmission Lines by Burn Pattern and Nonlinear Optimization (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ohkubo, S. Kubo, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, S. Kobayashi,
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: 62 ページ: 23022-23022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Spurious Mode Oscillation in Mega- watt 77 GHz Gyrotoron as a high quality probe beam source for the Collective Thomson Scattering in LHD (2012)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, S. Kubo, M. Nishiura, Y. Tatematsu, T. Saito, K. Tanaka, T. Shimozuma, Y.Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, et al.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 83 号: 10
  • DOI: 10.1063/1.4740257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Spurious Modes of High-Power 77-GHz Gyrotron for Collective Thomson Scattering in LHD (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ogasawara, S. Kubo, M. Nishiura, Y. Tatematsu, T. Saito, K. Tanaka, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, et al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 号: 0 ページ: 2405061-2405061
  • DOI: 10.1585/pfr.7.2405061
  • NAID: 130003383869
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] ECCD Experiment Using an Upgraded ECH System on LHD (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, 他
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 号: 0 ページ: 2402020-2402020
  • DOI: 10.1585/pfr.7.2402020
  • NAID: 130003366257
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Results for Electron Bernstein Wave Heating in the Large Helical Device (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Igami, T. Shimozuma, Y. Yoshimura, H. Takahashi, H. Idei, et al.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 号: 0 ページ: 2402110-2402110
  • DOI: 10.1585/pfr.7.2402110
  • NAID: 130003366273
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [学会発表] High Power Test of a Real-Time High-Resolution Millimeter-Wave Beam Profile Monitor in a Mega-Watt CW ECH Transmission Line (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, S. Kobayashi, S. Ito, Y. Ito, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, T. Ii, Y. Mizuno, K. Okada, and T. Mutoh
  • 学会等名: Plasma Conference 2014
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] Optimization of High Harmonic ECRH Scenario to Extend a Heating Plasma Parameter Range in LHD (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, H. Igami, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Takahashi, M. Osakabe, T. Mutoh, M. Nishiura, H. Idei, K. Nagasaki, N. Marushchenko and Y. Turkin
  • 学会等名: 25th IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 2014-10-13 – 2014-10-18
• [学会発表] Recent Progress of the ECRH System and Experiment in the Large Helical Device (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Igami, H. Takahashi, T. Ii, M. Nishiura, R. Makino, S. Ito, Y. Mizuno, K. Okada, S. Kobayashi, T. Mutoh, R. Minami, T. Kariya and T. Imai
  • 学会等名: 2014 US-EU-JPN Workshop on RF Heating Technology
  • 発表場所: Sedona,AZ,USA
  • 年月日: 2014-09-22 – 2014-09-24
• [学会発表] Development of a High Power 300 GHz Band Gyrotron for Collective Thomson Scattering Diagnostics in LHD (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, Yamaguchi, Y. Tatematsu, J. Kasa, M. Kotera, T. Idehara, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka , M. Nishiura
  • 学会等名: The 9th Int. Workshop “Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications
  • 発表場所: Nizhny Novgorod, Russia
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-30
• [学会発表] Development of a Millimeter-Wave Beam Position and Profile Monitor for Transmission Efficiency Improvement in an ECRH System (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, S. Kobayashi, S. Ito, Y. Ito, S. Kubo, Y. Yoshimura, M. Nishiura, H. Igami, H. Takahashi, Y. Mizuno, K. Okada, and T. Mutoh
  • 学会等名: 18th Workshop on Electron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-04-22 – 2014-04-25
• [学会発表] Installation of a 154 GHz Mega-Watt Gyrotron and Its Contribution to the Extension of Plasma Parameter Regime in LHD (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozumaa, H. Takahashia, S. Itoa, S. Kuboa, Y. Yoshimuraa, H. Igamia, M. Nishiuraa, S. Ogasawarab, R. Makinob, Y. Mizunoa, K. Okadaa, S. Kobayashia, T. Mutoha, R. Minamic, T. Kariyac and T. Imai
  • 学会等名: The 38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves IRMMW-THz 2013
  • 発表場所: Mainz, Germany.
• [学会発表] Upgrade of Mega-Watt ECRH System and Its Contribution to Performance Improvement of LHD Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozum, H. Takahashi, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Igami, M. Nishiura, S. Ogasawara, R. Makino, S. Ito, Y. Mizuno, K. Okada, S. Kobayashi, T. Mutoh, R. Minami, T. Kariya and T. Imai
  • 学会等名: Workshop on RF Heating Technology of Fusion Plasmas 2013
  • 発表場所: Speyer, Germany
• [学会発表] Experimental and Ray-Tracing Study of the Third Harmonic Electron Cyclotron Resonance Heating in LHD (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, H. Takahashi, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Igami, M. Nishiuraa, S. Ogasawara, R. Makino, M. Osakabe, K. Nagasaki, N.B. Marushchenko, Y. Turkin and T. Mutoh
  • 学会等名: 23nd International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
• [学会発表] LHDにおけるECHシステムの高性能化と 大電力アップグレード計画 (2013)
  • 著者名/発表者名: 下妻 隆, 久保 伸, 吉村 泰夫, 伊神 弘恵, 高橋 裕 己, 西浦 正樹, 小笠原 慎弥, 牧野 良平, 小林 策治, 伊藤 哲, 水野 嘉識, 岡田 宏太, 南 龍太郎, 假家 強, 今井 剛, 武藤 敬
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 第30回年会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] High Harmonic ECH Experiment for Extension of Heating Parameter Regime in LHD (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Shimozuma, H. Takahashi, S. Kubo, Y. Yoshimura, H. Igami, M. Nishiura, S. Ogasawaraa, R. Makinoa, H. Ideib, N.B. Marushchenkoc, Y. Turkinc and T. Mutoh
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference,
  • 発表場所: Toki-City, Japan
• [学会発表] LHDにおける電子サイクロトロン高次高調波加熱実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下妻 隆、高橋 裕己、久保 伸、吉村 泰夫、伊神 弘恵、西浦 正樹、出射 浩、武藤 敬
  • 学会等名: 第9回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
• [学会発表] LHDにおけるECHシステムのアップグレードとプラズマ加熱領域の拡大 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下妻 隆, 高橋 裕己, 久保 伸, 吉村 泰夫, 伊神 弘恵, 西浦 正樹, 小笠原 慎弥, 牧野 良平, 小林 策治, 伊藤 哲, 水野 嘉識, 岡田 宏太, 南 龍太郎, 假家 強， 今井 剛, 武藤 敬，
  • 学会等名: プラズマ核融合学会第29回年会
  • 発表場所: クローバープラザ(福岡県春日市）
• [備考] 核融合科学研究所ホームページ
  • URL: http://www.nifs.ac.jp/index-j.html