A gyrotron enabling high-power, long-pulse oscillations at both 110 and 138 GHz has been developed for electron cyclotron heating (ECH) and current drive (CD) in JT-60SA. Oscillations of 1 MW for 100 s have been demonstrated at both frequencies, for the first time in the world as a gyrotron operating at two frequencies. The optimization of the anode voltage, or the electron pitch factor, using a triode gun was a key to obtain high power and high efficiency at two frequencies. It was also confirmed that the internal losses in the gyrotron were sufficiently low for expected long pulse operation at the higher power level of ∼1.5 MW. Another important result is that an oscillation at 82 GHz, which enables use of fundamental harmonic waves in JT-60SA while the other two frequencies are used as second harmonics waves, was demonstrated up to 0.4 MW for 2 s. These results of the gyrotron development significantly contribute to enhancing the operation regime of the ECH/CD system in JT-60SA.
電子サイクロトロン加熱（ECH）および電流駆動（CD）を目的として、JT-60SAにおいて110 GHzと138 GHzの両方で高出力・長パルス発振が可能なジャイロトロンを開発した。両周波数において1 MW・100秒の発振を実証し、これは2周波数で動作するジャイロトロンとして世界初の成果である。三極電子銃を用いた陽極電圧、すなわち電子ピッチファクターの最適化が、2つの周波数で高出力かつ高効率を得るための鍵となった。また、ジャイロトロン内部損失が、約1.5 MWのより高い出力レベルでの想定される長パルス動作に対して十分に低いことも確認された。もう一つの重要な成果として、他の2周波数が第二高調波として使用される一方で、JT-60SAにおいて基本波の利用を可能にする82 GHzでの発振を、2秒間にわたり0.4 MWまで実証した。これらのジャイロトロン開発の成果は、JT-60SAにおけるECH/CDシステムの運転領域の拡大に大きく貢献するものである。