AbstractWe have developed and constructed an ECH system for the large helical device (LHD). The ECH system consists of 0.5 MW, 84 GHz range and 168 GHz gyrotrons, high voltage power supplies, long distance transmission lines, and in-vessel quasi-optical antennas. It has been improved step by step. At the third campaign of LHD experiments, three 84 GHz range (two 82.6 GHz and one 84 GHz) and three 168 GHz gyrotrons are operated and ECH power can be injected from four antennas vertically and two horizontally. This complicated system is remotely controlled and monitored by fully GUI (Graphical User Interface) control panels realized on PC via TCP (transmission control protocol) communication. Over 10 000 shots of gyrotron power have been injected steadily into the LHD during the experimental campaigns on this system. One line of the system (84 GHz line) is specially prepared for the experiments of steady state plasma production. Using this line, plasma sustainment for 2 min was successfully achieved by only ECH power. Injected ECH power was 50 kW with 95% duty factor. The electron density and temperature of the sustained plasma are measured to be 0.3–0.5×1018 m−3 and ∼650 eV. Ion temperature measured by Doppler broadening of the impurity radiation line was kept constant at ∼300 eV during RF injection.
我々は、大型ヘリカル装置（LHD）用のECHシステムを開発・建設した。ECHシステムは、0.5 MW、84 GHz帯および168 GHzのジャイラトロン、高電圧電源、長距離伝送系、および真空容器内準光学アンテナから構成される。これは段階的に改良されてきた。LHD実験の第3次キャンペーンでは、3基の84 GHz帯（2基の82.6 GHzと1基の84 GHz）および3基の168 GHzジャイラトロンが運転され、ECHパワーは4本のアンテナから垂直方向に、2本から水平方向に入射できる。この複雑なシステムは、TCP（伝送制御プロトコル）通信を介してPC上に実現された完全GUI（グラフィカル・ユーザー・インターフェース）制御パネルにより遠隔制御・監視される。このシステムによる実験キャンペーン中に、10 000ショットを超えるジャイラトロンパワーがLHDへ安定して入射された。システムの1系統（84 GHzライン）は、定常プラズマ生成実験用に特別に用意されている。この系統を用いて、ECHパワーのみによる2分間のプラズマ維持に成功した。入射ECHパワーは50 kW、デューティ比95%であった。維持されたプラズマの電子密度と電子温度は、0.3–0.5×10¹⁸ m⁻³および約650 eVと測定された。不純物放射ラインのドップラー広がりから測定されたイオン温度は、RF入射中、約300 eVで一定に保たれた。