| 研究課題/領域番号 |
15K06650
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
中村 浩章 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30311210)
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| 研究分担者 |
田村 祐一 甲南大学, 知能情報学部, 教授 (50311212)
久保 伸 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80170025)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 電磁波解析 / FDTD / 導波管 / 偏波器 / 電子サイクロトロン共鳴 / プラズマ加熱 / マイターベント / コルゲート導波管 |
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| 研究実績の概要 |
プラズマの電子加熱では、サイクロトロン周波数(50～200GHz)のミリ波領域帯での高出力の電磁波の供給が必要となる。（例えば、現在建設中のITERでは170GHzのミリ波で一経路あたり約1MW(全体で20MW)をプラズマに供給する設計となっている。）この加熱装置システムは、ミリ波発生源のジャイロトロンから、ミリ波伝送系を経由して、プラズマ装置中のアンテナから照射する構成になっている。さらに、ミリ波伝送系は、以下のミリ波伝送素子で構成される。1)コルゲート導波管：直線経路の構成素子、2)マイターベンド：90度伝送経路を曲げる素子、3)偏波器:ミリ波の偏波方向を制御するための素子。この伝送系では、ジャイロトロンで発生する電磁波を「エネルギー損失を少なく伝送する(高効率化)」、かつ、「伝送されるミリ波の位相・偏波面やエネルギープロファイルが、プラズマ加熱に適した状態を維持(高品質化)する」ことが要求される。
初年度は、「モード変換損失の評価」に取り組んだ。ミリ波伝送素子の伝送損失として、素子の金属面での散乱にともなう入力波のモード変換損失と、その金属面で発生する渦電流によるオーミック損失の二つが考えられる。当初のFDTDコードでは、これらの評価が不十分であった。そこで、本年度は、モード変換損失の評価を行えるようにデータ解析部分の開発を行った。その結果、入力モードであるHE11モードが、高次のモードに変換される割合を定量的に得ることができるようになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
目標であったFDTD計算によって得られた電磁波の時空間分布のデータを使ってモード展開を行えるようになった。これにより、実験測定では計測困難である出力波に含まれる高次モードの割合を定量的に評価できるようになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、初年度開発したモード展開の解析プログラムの精度のチェックを行い、改良に努める。さらに、現状のFDTD計算自体はまだ並列化を行い、現状より規模の大きな系を扱えるように、拡張を行っていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定していなかった本科研費以外の研究予算から、出張・物品購入をすることができたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度使用額をつかい国際会議に積極的に参加し、研究成果の発表・情報交換を本年度以上に行っていく。
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