Megawatt (MW) gyrotrons, with a wide frequency range from 14 to 300 GHz, are being developed as part of a collaborative electron cyclotron heating (ECH) study for advanced fusion devices and a demonstration power plant (DEMO). (1) Detailed designs for a 14 GHz 1 MW gyrotron are being developed for fabrication. For a 14 GHz radio frequency (RF) beam with high divergence, a calculated transmission efficiency of 94% to the corrugated waveguide coupling position was obtained initially by introducing the design concept (direct RF beam coupling by built-in waveguide) to minimize the RF transmission path. Installing a double-disk sapphire window will make it possible to develop a 1 MW gyrotron with a continuous wave (CW) at 14 GHz. (2) In experimental tests of a new 28/35 GHz dual-frequency gyrotron, the cooling characteristics of an optimal-structure double-disk sapphire window were evaluated. We confirmed that operating at 0.4 MW with a CW at 28 GHz is feasible, reaching twice the output power reported in previous studies. In a 2 ms short-pulse experimental test, maximum powers of 1.65 MW at 28.04 GHz and 1.21 MW at 34.83 GHz were achieved. (3) A design study of a 77/51 GHz dual-frequency gyrotron was performed. Oscillations above 1.5 MW for 77 GHz and 1.3 MW for 51.88 GHz are expected for a beam voltage Vk = 80 kV and beam current Ik = 60 A. (4) In an experiment with a 300 GHz gyrotron, the influence of the wave reflected from the window was reduced by tilting the output window, and mode competition in the cavity was suppressed. An output power of 0.62 MW with a pulse width of 1 ms, which is the new record for this frequency, was obtained. (5) We also performed a trial design study of a 240 GHz gyrotron for DEMO.
メガワット（MW）級ジャイロトロンは、14～300 GHzの広い周波数範囲で、先進核融合装置および実証発電炉（DEMO）向けの共同電子サイクロトロン加熱（ECH）研究の一環として開発が進められている。(1) 14 GHz、1 MW級ジャイロトロンの詳細設計が製作に向けて進められている。14 GHzの高発散無線周波数（RF）ビームについて、RF伝送経路を最小化する設計概念（導波管一体型による直接RFビーム結合）を導入することにより、コルゲート導波管結合位置までの伝送効率94%が当初から得られた。また、二板式サファイア窓を設置することで、14 GHzにおいて連続波（CW）1 MW級ジャイロトロンの開発が可能となる。(2) 新型28/35 GHz二周波ジャイロトロンの実験試験では、最適構造の二板式サファイア窓の冷却特性が評価された。28 GHzにおいてCW 0.4 MWでの動作が実証され、これは従来の研究で報告された出力の2倍に達する。また、2 msの短パルス実験試験では、28.04 GHzで1.65 MW、34.83 GHzで1.21 MWの最大出力が達成された。(3) 77/51 GHz二周波ジャイロトロンの設計研究が実施された。ビーム電圧Vk = 80 kV、ビーム電流Ik = 60 Aにおいて、77 GHzで1.5 MW以上、51.88 GHzで1.3 MW以上の発振が期待される。(4) 300 GHzジャイロトロンの実験では、出力窓を傾斜させることにより窓からの反射波の影響が低減され、空洞内のモード競合が抑制された。その結果、パルス幅1 msで0.62 MWの出力が得られ、これはこの周波数における新記録となった。(5) さらに、DEMO向け240 GHzジャイロトロンの予備設計研究も実施された。