AbstractThis paper describes the JA home team design of the ITER ECRF power supply system whose capacity is 200 MVA. The system has 16 power supply units to drive 68 gyrotrons with total radio frequency power of 68 MW for plasma heating, current drive and plasma start-up. Each unit drives gyrotrons with energy recovery system to achieve higher than 50% of efficiency. The gyrotron fast protection system is based on a 70 kV, 100 A fast Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) switch composed of 70 IGBTs connected in series. The breaking capability of this switch is 360 A with a protection time less than 10 μs. The estimated short circuit energy, in case of load fault, is 0.26 joule which is far below the allowable energy of 10 joule. The main power supply output voltage control is done by a.c. thyristor voltage regulator with state feedback control and feedforward control of beam current and voltage of the input a.c. line. In the layout design, the reduction of fire escalation risk is taken into account. The total space needed for the installation is 35 m×200 m for outdoor and 25 m×90 m for indoor.
本論文は、容量200 MVAのITER ECRF電源システムに関するJAホームチームの設計について述べている。本システムは、プラズマ加熱、電流駆動、およびプラズマ立ち上げ用に、合計高周波出力68 MWの68基のジャイロトロンを駆動する16台の電源ユニットを有する。各ユニットは、50%を超える効率を達成するため、エネルギー回収システムを備えたジャイロトロンを駆動する。ジャイロトロン高速保護システムは、直列接続された70 kV、100 Aの高速絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）スイッチに基づいている。このスイッチの遮断能力は360 Aであり、保護時間は10 μs未満である。負荷故障時の推定短絡エネルギーは0.26ジュールであり、許容エネルギー10ジュールをはるかに下回る。主電源の出力電圧制御は、入力交流線路のビーム電圧およびビーム電流のフィードフォワード制御と状態フィードバック制御を備えた交流サイリスタ電圧調整器によって行われる。配置設計においては、火災拡大リスクの低減が考慮されている。設置に必要な総面積は、屋外が35 m×200 m、屋内が25 m×90 mである。