| 研究課題/領域番号 |
25249135
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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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, 研究員 (90343904)
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| 研究分担者 |
假家 強 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 准教授 (30451678)
小田 靖久 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, 研究員 (60512209)
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, 研究員 (70354644)
南 龍太郎 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 講師 (70370476)
今井 剛 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 教授 (80354637)
梶原 健 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, 研究員 (90450311)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | テラヘルツジャイロトロン / 300GHz / モード競合 / 単一モード発振 |
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| 研究実績の概要 |
ジャイロトロンの設計を進めた。まず、空洞の発振設計として、製作上信頼性の高い、中空円筒型のオープン空洞を選択し、シミュレーションを進めた。テラヘルツ帯電磁波は、波長が短いため空洞共振器のサイズが小さくなる。合わせて、金属上での抵抗損失が周波数の0.5乗に比例して大きくなる。そのため、0.5MWレベルでテラヘルツ波（300GHz）を定常発振出来るまで空洞共振器の内径を広げることができるモードとして、TE32,18を中心として、複数の近傍モードとの間のいわゆるモード競合の様子を時間発展プログラムを用い調べた。その結果、電子ビーム位置、磁場中の電子ビームの回転比（回転速度と進行速度の比）、磁場条件、空洞共振器のパラメータを最適化することにより、３０％程度の発振効率（ビームエネルギーから電磁波への変換効率）が得られることが分かった。また、電子銃として、電圧と磁場を制御することにより、空洞共振器内の発振相互作用部において、回転比が1.2程度の速度分散の小さい電子ビームが得られる設計に成功した。発振した出力は、発振モードのまま、コレクタを導波管として出力窓より外部に出力される。周波数と出力分布を測定することにより、発振モードが特定出来る。これらの設計に基づき、ジャイロトロン部品の製作を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
世界に先がけて、原型炉で必要とされる200GHz~300GHz帯の周波数を持つ電磁波（サブテラヘルツ波）の0.5MW出力が可能なジャイロトロンの設計に成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２６年度より、３００GHz付近のテラヘルツ波の発振実験を開始し、その大電力発振特性、非線形現象であるモード競合特性に関する実験的研究を行う。
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