AbstractThis paper reports the test results of newly developed Varian tetrodes, X2242 and X2274, using a JT-60 ICRF amplifier under the US-Japan collaboration program. The JT-60 ICRF amplifier was designed to deliver 0.75 MW at 110 to 131 MHz with the Varian EIMAC 8973 tetrode. Although the new tetrodes are similar to the 8973 in all dimensions, they have pyrolitic graphite grids for higher screen and control grid dissipation capability. The new tetrodes require only the following amplifier system modifications: (a) new filament, bias, and screen grid power supplies, (b) a second output port for reduction of rf voltage in the output cavity. The objective for the tests are to confirm 1.5 MW output at 130 MHz for 5 seconds, and to check the reliability of both the tube and the amplifier with a mismatched load which simulates power transmission to an antenna coupled to the plasma. The first test with an X2242 demonstrates that excessive screen dissipation limits the output power. The second test with an X2274, whose improved screen grid reduces rf heating to 50% of that of the X2242, achieves 1.7 MW at 131 MHz for 5.4 seconds. This is not only a power higher than the objective but also the highest long pulse VHF power level for fusion research above 110 MHz. The modified amplifier with the X2274 also shows good, stable performance in the mismatched load tests. As the theory predicts, the maximum anode dissipation is 1.4 times higher with a VSWR = 1.5 than with the previous VSWR ≅ 1.0.
本論文は、米日協力プログラムの下でJT-60 ICRF増幅器に用いる新しく開発されたVarian四極管X2242およびX2274の試験結果を報告するものである。JT-60 ICRF増幅器は、Varian EIMAC 8973四極管を用いて110〜131 MHzで0.75 MWを出力するよう設計された。新型四極管は、全寸法において8973と類似しているが、スクリーングリッドおよびコントロールグリッドの許容損失を高めるため、熱分解黒鉛（パイロリティックグラファイト）製グリッドを採用している。新型四極管には、以下の増幅器システムの改造のみが必要である：(a) 新しいフィラメント、バイアス、スクリーングリッド用電源、(b) 出力回路におけるRF電圧低減のための第二出力ポート。試験の目的は、130 MHzにおいて1.5 MWを5秒間出力できることを確認し、プラズマに結合されたアンテナへの電力伝送を模擬したミスマッチ負荷条件下での四極管および増幅器の信頼性を検証することである。X2242を用いた最初の試験では、スクリーングリッドの過大な損失が出力を制限することが実証された。改良されたスクリーングリッドによりRF加熱がX2242の50%に低減されたX2274を用いた2回目の試験では、131 MHzにおいて1.5 MWを5.4秒間達成した。これは目標出力を上回るだけでなく、110 MHz以上の周波数における核融合研究用として最高の長時間VHFパルス出力である。X2274を用いた改良増幅器は、ミスマッチ負荷試験においても優れた安定した性能を示した。理論予測どおり、VSWR = 1.5における最大陽極損失は、従来のVSWR ≅ 1.0の場合と比較して1.4倍であった。