研究課題
トカマク型核融合プラズマで発生する圧力駆動型の新古典ティアリングモードの安定化には,新古典ティアリングモードの磁気島内への電子サイクロトロン電流駆動方式による局所的な電流駆動が有効である。この磁気島は高速で回転している為、従来はジャイロトロンを数kHz程度の高速でスィッチングし0点が回ってくる期間のみ電磁ビームを入射する必要があった。しかしビーム経路を高速に切り替える事ができれば、ジャイロトロン出力を100%電流駆動に生かす事が可能になる。本研究では、新しい原理に基づく大電力ミリ波帯高速スイッチの試作開発を目指した。平成22年度の解析結果に従い、平成23年度は高速スイッチの低電力試験用モックアップを製作し、当初の計画どおり日本原子力研究開発機構との共同研究で170GHz帯,140GHz帯での低電力試験を行った。試験は、2種類のハーフミラー(全金属スロットアンテナとサファイア)を用いて行った。その結果、サファイアハーフミラーの場合には、誘電体の厚みによって大きく反射率が代わり、全金属スロットアンテナ型ハーフミラーの場合には、スロットの周期が波長より短い場合には高次回折波が励起されないため、きれいに切り替えが可能であるが、スロット周期が波長よりも長い場合には高次回折波が励起され、高次回折波によって励起された導波管の高次モードがリング共振器内で共鳴した際に、損失が増加することが判った。
1: 当初の計画以上に進展している
計画どおり高速スイッチの設計に従ってモックアップを製作し、170GHz帯に加えて140GHz帯でも特性試験を行った。また、キーコンポーネントであるハーフミラーは全金属スロットアンテナに加えて、サファイアでも試験を行い、周波数特性で興味深いデータを得た。更に、リング共振器から放射される高次モードに関する測定を行うことができた。
4月に高次モードに関するデータを更に詳細に測定した後、5月に新型ハーフミラーの見積り依頼、発注.6月は新型ハーフミラーの製作、組み立て調整.7月から8月に、新型ハーフミラーを取り付けたリング共振器型高速スイッチの低電力高周波特性試験を行う.9月24-28日に27th Symposium on Fusion Technology (Liege, Belgium)で研究成果の発表.10月に新型ミラー付高速スイッチで発生する高次モードの測定を行う.11月のプラズマ・核融合学会第29回年会(福岡県春日井市)で成果発表.12月に原子力機構でミリ波帯高速スイッチの短パルス大電力試験を行う.1-2月に研究成果をまとめ、3月に論文を投稿.
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Proc.of 13th International Conf.AMPERE Toulouse 2011, Microwave and RF Power Applications
ページ: 285-288
Proc.of The 7th International Student Conference at Ibaraki University, Ibaraki, Japan, December 3-4, 2011
ページ: P-032
