AbstractA 3.7 GHz mock-up antenna module using carbon fiber composite (CFC) was fabricated and tested for the development of a heat-resistive front of the lower hybrid current drive (LHCD) antenna. This module has four waveguides and a water cooling channel, the length is 206 mm. The CFC surface was coated with a thin titanium layer and was plated with copper in order to reduce RF losses, to bond rods and septum plates and to assemble them with cooling channel. The RF losses and the outgassing rates of this CFC module at high RF power were measured during long pulses. When the injected power varies between 30 and 100 kW, the RF losses measured by calorimetery, were found to be in the range of 1.0–1.2%. It is found that this experimental value is 2.5–3.0 times higher than the theoretical value of pure copper. Stationary operation of the CFC module with water cooling is performed at the RF power density of 45 MW m−2 during 1000 s. The outgassing rates from the CFC module are in the range of 0.93∼1.3×10−6 Pam−3 s−1 m−2 at the module temperature of 120°C, it is low enough for an antenna material. No significant bonding defects occurred during the steady-state operation. It is assessed that a CFC module is an attractive candidate for a heat-resistive front of LHCD antenna.
炭素繊維複合材料（CFC）を用いた3.7 GHzモックアップアンテナモジュールを製作し、下部ハイブリッド電流駆動（LHCD）アンテナの耐熱フロント部開発のために試験を行った。本モジュールは4つの導波管と水冷チャネルを有し、長さは206 mmである。CFC表面には、RF損失を低減し、ロッドとセプタム板を接合し、冷却チャネルと一体化して組み立てるために、薄いチタン層をコーティングし、その上に銅めっきを施した。本CFCモジュールの高RF電力下におけるRF損失と放出ガス速度を、長パルス運転中に測定した。入射電力を30〜100 kWの範囲で変化させたとき、熱量測定により求められたRF損失は1.0〜1.2%の範囲であることが判明した。この実験値は、純銅の理論値よりも2.5〜3.0倍高いことが見出された。水冷によるCFCモジュールの定常運転は、RF電力密度45 MW m−2、持続時間1000 sで実施された。CFCモジュールからの放出ガス速度は、モジュール温度120°Cにおいて0.93〜1.3×10−6 Pam−3 s−1 m−2の範囲であり、アンテナ材料として十分に低い値である。定常運転中に顕著な接合欠陥は発生しなかった。CFCモジュールは、LHCDアンテナの耐熱フロント部の有力な候補であると評価される。