ホイスパリング・ギャラリ-モ-ド用アンテナおよび大電力ビ-ムの導波

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63880001
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中島 将光 京都大学, 工学部, 助教授 (60025939)
• 研究分担者: 沢谷 邦男 東北大学, 工学部, 助教授 (60108470) ; 下妻 隆 三菱電気, 中央研究所, 技師 ; 三宅 正司 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (40029286) ; 曄道 恭 京都大学, 理学部, 助教授 (50025384) ; 佐藤 元泰 京都大学, ヘリオトロン核融合研究センター, 助教授 (60115855)
• キーワード: ミリ波 / 核融合 / 電子サイクロトロン共鳴加熱 / ジャイロトロン / ホィスパリング・ギャラリ-・モ-ド / 反射形アンテナ / 電磁波 / ビ-ム伝送

研究概要

1.ホィスパリング・ギャラリ-・モ-ド用アンテナ 幾何光学近似を用いて、ホィスパリング・ギャラリ-・モ-ド(WGモ-ド)用アンテナを設計・製作、コ-ルド・テストしたところ、ほぼ予想通りの実験結果を得たので、実用マシンに適用する予定である。また、ジャイロトロン直結型アンテナを考案、特許を申請した(京都大学工学部・ヘリオトロン核融合研究センタ-)。さらに、幾何光学近似に加えてUTDの手法を適用、上記アンテナ系の一次放射特性の精度を高める解析を行った(東北大学)。
2.大電力ミリ波ビ-ム強収束 楕円筒反射鏡および放物筒反射鏡より構成されるミリ波収束アンテナを設計・製作、600GHz(200kW)ジャイロトロンに適用した。ほぼ理論通り、直径約10mmのビ-ム形状を得たので、材料の加熱・加工などへの応用を予定している(大阪大学)。
3.WGモ-ド・ジャイロトロン 出力導波管径28φの組立式ジャイロトロンを製作し、周波数114GHz、TE81モ-ドにおいて、54〜71kW(効率9.5〜12.5)のWGモ-ド出力を得た(三菱電機)。また、周波数70GHz、3次サイクロトロン高調波ジャイロペニオトロン動作によりTE51,TE61,TE42モ-ドでの発振を確認した。そして、周波数400GHzまで可変のサイクロトロン高調波動作によるサブミリ波ジャイロトロンを試作、発振に成功した(福井大学)。
4.ECRHへの応用 楕円筒反射鏡収束アンテナによってミリ波をトカマクのポロイダル方向に収束させ、低磁場側から異常波を励起することにより、プラズマ中心部のサイクロトロン第2高調波共鳴層で効率的に波を吸収させ得ることを示した(京都大学理学部)。

研究成果

• [文献書誌] O.Wada,M.Hashimoto,M.Nakajima: "Calculation of radiation from a quasiーoptical reflector antenna for whispering gallery mode" Int.J.Electronics. 65. 725-732 (1988)
• [文献書誌] T.Idehara,T.Tatsukawa,G.F.Brand,P.W.Fekete,K.J.Moore: "Test of a twoーdimensionally focusing quasiーoptical antenna using a gyrotron" Appl.Phys.Lett.54. 1740-1741 (1989)
• [文献書誌] 中島将光: "準光学的ミリ波回路素子の開発" 応用物理. 58. 1212-1216 (1989)
• [文献書誌] 佐藤,天野,中島将光: "ホィスパリング・ギャラリ-・モ-ド用アンテナ" 応用物理. 58. 1253-1254 (1989)
• [文献書誌] Y.Terumichi,H.Tanaka,A.Ando,K.Ogura,S.Ide,M.Iida,T.Itoh,M.Iwamasa,K.hanada,H.Sakakibara,T.Minami,M.Yoshida,T.Maekawa,S.Tanaka: "Electron cyclotron current drive and heating experiments on the WTー3 tokamak" AIP Conference Proceedings. 190. 88-91 (1989)
• [文献書誌] S.Miyake,O.Wada,M.Nakajima,T.Idehara: "Forcusing of high power millimeter wave radiation by quasiーoptical Antenna system,to be submitted"