In many tokamak and stellarator experiments around the globe that are investigating energy production via controlled thermonuclear fusion, electron cyclotron heating and current drive (ECH&CD) are used for plasma start-up, heating, non-inductive current drive and magnetohydrodynamic stability control. ECH will be the first auxiliary heating method used on ITER. Megawatt-class, continuous wave gyrotrons are employed as high-power millimeter (mm)-wave sources. The present review reports on the worldwide state-of-the-art of high-power gyrotrons. Their successful development during recent years changed ECH from a minor to a major heating method. After a general introduction of the various functions of ECH&CD in fusion physics, especially for ITER, section 2 will explain the fast-wave gyrotron interaction principle. Section 3 discusses innovations on the components of modern long-pulse fusion gyrotrons (magnetron injection electron gun, beam tunnel, cavity, quasi-optical output coupler, synthetic diamond output window, single-stage depressed collector) and auxiliary components (superconducting magnets, gyrotron diagnostics, high-power calorimetric dummy loads). Section 4 deals with present megawatt-class gyrotrons for ITER, W7-X, LHD, EAST, KSTAR and JT-60SA, and also includes tubes for moderate pulse length machines such as ASDEX-U, DIII-D, HL-2A, TCV, QUEST and GAMMA-10. In section 5 the development of future advanced fusion gyrotrons is discussed. These are tubes with higher frequencies for DEMO, multi-frequency (multi-purpose) gyrotrons, stepwise frequency tunable tubes for plasma stabilization, injection-locked and coaxial-cavity multi-megawatt gyrotrons, as well as sub-THz gyrotrons for collective Thomson scattering. Efficiency enhancement via multi-stage depressed collectors, fast oscillation recovery methods and reliability, availability, maintainability and inspectability will be discussed at the end of this section.
世界中の多くのトカマク及びステラレーター実験において、制御熱核融合によるエネルギー生成の研究が行われており、そこでは電子サイクロトロン加熱及び電流駆動（ECH&CD）が、プラズマ立ち上げ、加熱、非誘導電流駆動、および磁気流体力学安定性制御に使用されている。ECHはITERで使用される最初の補助加熱方式となる予定である。メガワット級の連続波ジャイロトロンが、高パワーミリ波（mm波）源として採用されている。本総説は、高パワージャイロトロンの世界的な最新技術について報告するものである。近年のジャイロトロンの発展の成功により、ECHは補助的な加熱方式から主要な加熱方式へと変貌を遂げた。核融合物理学におけるECH&CDの多様な機能、特にITERにおける役割についての一般的な導入の後、第2節では高速波ジャイロトロン相互作用の原理について説明する。第3節では、現代の長パルス核融合ジャイロトロンの構成要素（マグネトロン入射電子銃、ビームトンネル、空洞共振器、準光学出力結合器、合成ダイヤモンド出力窓、単段コレクタ）および補助構成要素（超伝導磁石、ジャイロトロン診断、高パワー熱量計式ダミーロード）に関する革新について論じる。第4節では、ITER、W7-X、LHD、EAST、KSTARおよびJT-60SA向けの現行のメガワット級ジャイロトロンについて扱い、ASDEX-U、DIII-D、HL-2A、TCV、QUESTおよびGAMMA-10などの中程度のパルス長を有する装置向けのジャイロトロンについても含める。第5節では、将来の先進核融合ジャイロトロンの開発について論じる。これらには、DEMO向けのより高い周波数のジャイロトロン、多周波数（多目的）ジャイロトロン、プラズマ安定化のための段階的周波数可変ジャイロトロン、入射同期型および同軸空洞型メガワット級ジャイロトロン、さらに集団トムソン散乱のためのサブテラヘルツジャイロトロンが含まれる。本節の最後では、多段コレクタによる効率向上、高速回復法、ならびに信頼性、稼働率、保守性及び点検性（RAMI）について議論する。