AbstractA practical multi-gyrotron oscillation system, using collector-potential depression, composed of six gyrotron tubes and 3 U of power supplies, was designed, fabricated and tested. This system was designed to generate power levels of 3 MW for pulse duration of 1-s at ≈168 GHz for electron cyclotron heating of LHD at the National Institute for Fusion Science. The all-solid-state power supply unit can drive a maximum of three gyrotrons by equipping the collector power supply with three pairs of the anode and body power supplies. The gyrotrons used a TE31,8,1-mode interaction cavity. A single-stage depressed collector with sweeping coils was employed to increase system efficiency and reduce the heat flux to the collector surface. An internal converter produced a flattened Gaussian profile at a single-disk silicon-nitride window. The output mode was reconverted into the HE11 mode by an MOU. We reconstructed a main circuit of the power supply unit because of stray capacitors in the actual circuit. There were some differences between the designed and measured output wave profiles. The tubes were tested for 1-s pulse with power levels of 500 kW; system efficiencies were 30% at the peak and 28% at the average and temperatures of the windows were ≈200°C.
実用的な多ジャイロトロン発振システムを、コレクタ電位降下方式を用いて、6本のジャイロトロン管と3 Uの電源から構成し、設計・製作・試験を行った。本システムは、核融合科学研究所のLHDにおける電子サイクロトロン加熱のために、約168 GHzで3 MWの出力電力を1秒間生成するように設計された。全固体型電源ユニットは、コレクタ電源に陽極電源と陰極電源の3対を装備することにより、最大3本のジャイロトロンを駆動できる。ジャイロトロンにはTE31,8モード相互作用空洞が使用された。システム効率を向上させ、コレクタ表面への熱流束を低減するために、掃引コイルを備えた単段コレクタが採用された。内部変換器により、単一ディスクの窒化ケイ素窓において平坦化ガウス分布が生成された。出力はMOUによりHE11モードに再変換された。実際の回路における浮遊容量のため、電源ユニットの主回路を再構成した。設計値と測定された出力波形プロファイルの間にはいくつかの差異が見られた。管は1秒パルス、出力電力500 kWで試験され、システム効率はピーク時30%、平均時28%であり、窓の温度は約200℃であった。