An output power of 1.5 MW for 1 s was achieved at 110 GHz in a recent gyrotron development using the JT-60U ECRF system. It is the world's highest power oscillation for a pulse duration of at least 1 s. The achievement was enabled by, in addition to the carefully designed cavity and collector, necessary because of thermal stress, an RF shield for the adjustment bellows and a low-dielectric-loss dc break. The way the power was modulated was improved upon by controlling the anode voltage, with high modulation frequency of 5 kHz being achieved in NTM stabilization experiments. Moreover, as a developmental step to realizing a reliable ECRF system for use in future fusion experiments, a long pulse demonstration of 0.4 MW and a 30 s injection into the plasma was achieved with real time control of the anode/cathode-heater. Confirmation was made that the temperature of the cooled components had been saturated with no evidence of any damage being discovered in the waveguides and antenna without forced cooling. An innovative antenna with a relatively wide range of beam steering capabilities utilizing a linearly moving-mirror concept was also designed for use as an active cooling antenna with longer pulses in the future, e.g. for JT-60SA. The beam profile and mechanical strength analyses proved the feasibility of the antenna.
ジャイロトロン開発における最近の成果として、JT-60U ECRFシステムを用いて、110 GHzで1.5 MWの出力を1秒間達成した。これは、少なくとも1秒間のパルス持続時間における世界最高の出力発振である。この成果は、熱応力のために必要とされる入念に設計された空洞とコレクタに加えて、調整ベローズ用のRFシールドと低誘電損失の直流遮断器によって可能となった。出力変調方式は、陽極電圧の制御によって改善され、NTM安定化実験において5 kHzの高い変調周波数を達成した。さらに、将来の核融合実験における信頼性の高いECRFシステムの実現に向けた開発段階として、陽極/陰極ヒーターのリアルタイム制御による0.4 MW・30秒の長時間パルスをプラズマへの入射で実証した。冷却された構成部品の温度が飽和状態に達し、強制冷却を行わない導波管とアンテナにおいて損傷の証拠がないことが確認された。また、将来のJT-60SAなどにおける長時間パルス用の能動冷却アンテナとして、直線移動ミラー方式を利用した広範囲のビーム走査が可能な革新的なアンテナも設計された。ビームプロファイルと機械的強度の解析により、このアンテナの実現可能性が実証された。