自動サイクロトロン共鳴による電子ビーム加速と電力変換システムへの応用

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18560815
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 春日井 敦 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, 研究主幹 (70354636) ; 高橋 幸司 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, 研究副主幹 (70354644) ; 南 龍太郎 国立大学法人筑波大学, プラズマ研究センター, 講師 (70370476)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: プラズマ・核融合 / 自動サイクロトロン共鳴 / ミリ波帯マイクロ波 / 電子ビーム加速 / ジャイロトロン / 電力変換

研究概要

ミリ波を用いた自動サイクロトロン共鳴加速による電子ビーム加速のシミュレーションを行い、電力変換システムへの応用を考察した。オーバーサイズの導波管を用いることにより、一様磁場中でも自動共鳴が保たれること、ビーム電流を高くすることで、短い相互作用長でミリ波が完全吸収され、簡素なミリ波-DC電力変換器が可能であることを示した。ミリ波を用いた電力変換システムの概念を提示し、ジャイロトロンを用いたDC-ミリ波変換、長距離伝送系、ミリ波-DC変換系、それぞれに高効率が得られることを示し、その実現可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Progress of the high power 170GHz gyrotron in JAEA (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, A. Kasugai, K. Kajiwara, K. Takahashi, Y. Oda, K. Hayashi, N. Kobayashi
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 49 ページ: 095019
• [雑誌論文] Long pulse and high power repetitive operation of the 170GHz ITER Gyrotron (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kajiwara, K. Sakamoto
  • 雑誌名: Plasma and F usion Research 4 ページ: 6-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Desig n and testing of ITER ECH&CD transmissi on line components (2009)
  • 著者名/発表者名: R.W. Callis, J. Doane, H. Grunloh, K. Ka jiwara, A. Kasugai, C. Moeller, Y. Oda, R. Olstad, K. Sakamoto, K. Takahashi
  • 雑誌名: 84 ページ: 526-529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a h igh power millimeter wave launcher for EC H&CD system in ITER (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kajiwara, K. Takahashi, N. Kobayashi, A. Kajiwara, K. Sakamoto
  • 雑誌名: Fusion Enginee ring and Design 84 ページ: 72-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of 28GHz and 77GHz 1MW Gyrotron for ECRH of mag netically confined plasma (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kariya, R. Minami, T. Imai, K. Sakamo to, K. Kubo, T. Shimozuma, H. Takahashi, S. Itoh, T. Mutoh, Y. Mitsunaka, Y. Endo, H. S hidara, N. Murofushi, Y. Sakagoshi, H. Yas utake, Y. Okazaki
  • 雑誌名: Fusion Scie nce and Technology 55 ページ: 91-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thrust performance of Microwave Rocket under r epetitive pulse operation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Oda, T. Shibata, K. Komurasaki, K. Ta kahashi, A. Kasugai, K. Sakamoto
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 25 ページ: 118-122
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Tu be Shock Wave Driven by Atmospheric Mil limeter-Wave Plasma (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Oda, K. Kajiwara, K. Takahashi, A. Ka sugai, K. Sakamoto, K. Komurasaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics ページ: 118-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Steady-state operation of 170GHz 1MW gyrotron for IT ER (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Kasugai, K. Sakamoto, K. Takahashi, K. Kajiwara, N. Kobayashi
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 48 ページ: 054009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement de sign of an ITER equatorial launcher (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, K. Kajiwara, N. Kobayashi, A. Kasugai, K. Sakamoto
  • 雑誌名: 48 ページ: 054009
  • 査読あり
• [雑誌論文] A thrust generation model of microwa ve rocket (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Oda, T. Shibata, K. Komurasaki, K. Ta kahashi, A. Kasugai, K. Sakamoto, et al.
  • 雑誌名: J. Space technology and Science 20 ページ: 30-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ach ievement of robust high-efficiency 1MW oscillation in the hard-excitation regi on by a 170GHz continuous wave gyrotron (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, A. Kasugai, K. Takahashi, R. Minami, N. Kobayashi, K. Kajiwara
  • 雑誌名: Nature Physics 3 ページ: 411-414
  • 査読あり
• [雑誌論文] High power Hi gh efficiency operation of 170GHz gyrotron (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Kasugai, A. Kajiwara, K. Takahashi, N. Kobayashi, K. Sakamoto
  • 雑誌名: Fusion Science and technology 51 ページ: 213-216
  • 査読あり
• [学会発表] Progress of the high power gyrotron development in JAEA (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, K. Kajiwara, A. Kasugai, Y. Oda, K. Takahashi, N. Kobayashi
  • 学会等名: IEEE The 34th Int. Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves
  • 発表場所: Busan, Korea(Invited)
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Gyrotron beam coupling into corrugate waveguide (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Oda, K. Kajiwara, K. Takahashi, A. Kasugai, K. Sakamoto, et al.
  • 学会等名: IEEE The 34th Int. Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Gyrotron Beam Coupling Method into Corrugated Waveguide (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Oda, K. Kajiwara, K. Takahashi, A. Kasugai, K. Sakamoto
  • 学会等名: The 18th Topical Conference on Radio Frequency Power in Plasmas
  • 発表場所: Ghent, Belgium
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] A structure of breakdown plasma by a high power millimeter wave beam (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Oda, K. Kajiwara, K. Takahashi, A. Kasugai, K. Sakamoto, K. Komurasaki
  • 学会等名: International Congress on Plasma Physics Karlsrhue
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] High power gyrotron development for fusion application (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, K. Kajiwara, A. Kasugai, T. Kobayashi, Y. Oda, K. Takahashi, N. Kobayashi, S. Moriyama
  • 学会等名: 33rd International Conference on Infrared, Milimeter, and Terahrtz Waves
  • 発表場所: Pasadena, USA
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] Development of quasi-optical transmission line for ITER equatorial EC launcher (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, K. Kajiwara, N. Kobayashi, A. Kasugai, Y. Oda, T. Kobayashi, S. Moriyama, K. Sakamoto
  • 学会等名: 25th Symposium on Fusion Technology
  • 発表場所: Lostock, Germany
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] Demonstration of 1MW wuasi-CW operation of 170GHz gyrotron and progress of EC technology (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Kasugai, K. Sakamoto, K. Takahashi, K. Kajiwara, Y. Oda, N. Kobayashi
  • 学会等名: 22nd IAEA Fusion Energy Conference
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] A high-power gyrotron and high-power mm wave technology for Fusion Reactor (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, K. Kajiwara, A. Kasugai, Y. Oda, K. Takahashi, T. Kobayashi, A. Isayama, S. Moriyama
  • 学会等名: 18th International Toki Conference
  • 発表場所: Toki, Japan
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] Demonstration of high efficiency 1MW oscillation by 170GHz CW gyrotron (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, et al.
  • 学会等名: Proc. of the joint conference on infrared and mm waves and 15th Int. conf. on terahertz electronics
  • 発表場所: Cardiff, UK
  • 年月日: 20070000
• [図書] E lectron Cyclotron Emission and Electron Cyclotron Resonance Heating (Calculation of the RF propagation for the ITER equatorial ECH/ECCD launcher) (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kajiwara, (K. Sakamoto), et al.
  • 総ページ数: 440-445
  • 出版者: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd
• [図書] STRONG MICROWAV ES: SOURCE AND APPLICATIONS (High power 170GHz gyrotron development in JAEA)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto, et al.
  • 総ページ数: 7-14
  • 出版者: Russian Academy of Science