Canon/Gyrotron: Output 3 microwave beams!
ーDevelopment of 3-Frequency/Plasma Heating Deviceー
National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
canon electron tube device
-Three-frequency plasma heater for nuclear fusion reactor-
Developed the world’s first gyrotron.
3-Frequency/Plasma Heating Device:
“1 megawatt high power microwave” can be used for a wide range of operations.
“Generated at three frequencies, continuous operation for 5 minutes” was realized.
conventionally,
Since “only one frequency can be output”,
Couldn’t expand “plasma heating conditions”.
This will lead to the realization of further multiple frequencies necessary for nuclear fusion power generation.
Developed gyrotron
170GHz,
137GHz,
104GHz,
A microwave beam can be output to heat the plasma.
An operation test was performed for these three frequencies.
Output equivalent to Eater:
At the same output as the International Thermonuclear Experimental Reactor (Eater) under construction in France,
“Continuous operation at 1 megawatt” was demonstrated.
What is a gyrotron:
A gyrotron accelerates electrons and converts their kinetic energy into microwaves.
Conventional problems:
Generating multiple frequencies
All but the optimized one were scattered at the waveguide entrance and did not provide the required performance.
Improved microwave equipment:
Therefore, we improved the microwave shaping equipment.
After output from this device,
Optimized “six metal mirrors that shape and propagate the beam”.
This will
It became possible to “radiate microwaves of different frequencies in the same direction”.
“At any frequency, microwave loss inside the device” can be suppressed.
Long pulse operation was realized.
Developed “3-frequency gyrotron for fusion reactor”
– Contributing to the realization of a fusion prototype reactor –
Results obtained:
-Newly designed and manufactured gyrotron and matching box-
170GHz,
137GHz,
104GHz,
We actually conducted a continuous operation test for all frequencies.
Confirmation result:
We were able to reach “300 seconds of continuous operation time with the same output as Eater, 1 megawatt”.
“The mode converter and metal mirror designed this time” also worked as calculated.
Reduced internal loss:
The internal losses for 137 GHz and 104 GHz operation have been reduced to comparable to 170 GHz operation.
This result shows that.
Eater Issues:
ITER is scheduled for low-field operation in the first half of its operation plan.
but,
The problem is that 170 GHz microwaves are too high in frequency and difficult to generate plasma.
Gyrotron developed this time:
With the gyrotron developed this time,
With a low frequency microwave of 104 GHz,
Generate plasma during low magnetic field operation,
It can output “170 GHz microwave required for rated strong magnetic field operation”.
Applicable to experimental nuclear reactors:
Therefore, it can be applied to a wide range of experiments in the experimental nuclear reactor.
In the future, we aim to develop a gyrotron for a multi-frequency fusion prototype reactor.
Achievements this time:
-Activation of nuclear fusion reactor development by private companies worldwide-
It is a result that strengthens the industrial competitiveness of our country.
– National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
https://www.qst.go.jp/site/press/20221221.html
Canon/Gyrotron : émet 3 faisceaux de micro-ondes !
ーDéveloppement d’un appareil de chauffage à 3 fréquences/plasmaー
Instituts nationaux des sciences et technologies quantiques et radiologiques
appareil à tube électronique canon
-Chauffage plasma à trois fréquences pour réacteur de fusion nucléaire-
Développement du premier gyrotron au monde.
Dispositif de chauffage à 3 fréquences/plasma :
“Micro-ondes haute puissance de 1 mégawatt” peut être utilisé pour un large éventail d’opérations.
“Généré à trois fréquences, fonctionnement continu pendant 5 minutes” a été réalisé.
conventionnellement,
Puisque “une seule fréquence peut être émise”,
Impossible de développer “Conditions de chauffage au plasma”.
Cela conduira à la réalisation d’autres fréquences multiples nécessaires à la production d’énergie par fusion nucléaire.
Gyrotron développé
170GHz,
137 GHz,
104GHz,
Un faisceau de micro-ondes peut être émis pour chauffer le plasma.
Un test de fonctionnement a été réalisé pour ces trois fréquences.
Sortie équivalente à Eater :
A la même puissance que le Réacteur Thermonucléaire Expérimental International (Eater) en construction en France,
“Un fonctionnement continu à 1 mégawatt” a été démontré.
Qu’est-ce qu’un gyrotron :
Un gyrotron accélère les électrons et convertit leur énergie cinétique en micro-ondes.
Problèmes classiques :
Génération de fréquences multiples
Tous, sauf celui optimisé, étaient dispersés à l’entrée du guide d’ondes et ne fournissaient pas les performances requises.
Équipement micro-ondes amélioré :
Par conséquent, nous avons amélioré l’équipement de façonnage par micro-ondes.
Après la sortie de cet appareil,
Optimisation de “six miroirs métalliques qui façonnent et propagent le faisceau”.
Cette volonté
Il est devenu possible de “rayonner des micro-ondes de fréquences différentes dans la même direction”.
“A n’importe quelle fréquence, la perte de micro-ondes à l’intérieur de l’appareil” peut être supprimée.
Un fonctionnement à impulsions longues a été réalisé.
Développement d’un “gyrotron à 3 fréquences pour réacteur à fusion”
– Contribution à la réalisation d’un prototype de réacteur à fusion –
Les résultats obtenus:
-Gyrotron et boîte assortie nouvellement conçus et fabriqués-
170GHz,
137 GHz,
104GHz,
Nous avons en fait effectué un test de fonctionnement continu pour toutes les fréquences.
Résultat confirmé :
Nous avons pu atteindre “300 secondes de temps de fonctionnement continu avec la même puissance qu’Eater, 1 mégawatt”.
“Le convertisseur de mode et le miroir métallique conçus cette fois” ont également fonctionné comme prévu.
Perte interne réduite :
Les pertes internes pour le fonctionnement à 137 GHz et 104 GHz ont été réduites pour être comparables au fonctionnement à 170 GHz.
Ce résultat le montre.
Problèmes de mangeur :
ITER est prévu pour une exploitation en champ bas dans la première moitié de son plan d’exploitation.
mais,
Le problème est que les micro-ondes à 170 GHz ont une fréquence trop élevée et qu’il est difficile de générer du plasma.
Gyrotron a développé cette fois :
Avec le gyrotron développé cette fois,
Avec une micro-onde basse fréquence de 104 GHz,
Générer du plasma pendant le fonctionnement à faible champ magnétique,
Il peut produire “170 GHz de micro-ondes requis pour un fonctionnement à champ magnétique puissant”.
Applicable aux réacteurs nucléaires expérimentaux :
Par conséquent, il peut être appliqué à un large éventail d’expériences dans le réacteur nucléaire expérimental.
À l’avenir, nous visons à développer un gyrotron pour un prototype de réacteur à fusion multifréquence.
Réalisations cette fois :
-Activation du développement de réacteurs à fusion nucléaire par des entreprises privées dans le monde entier-
C’est un résultat qui renforce la compétitivité industrielle de notre pays.
– Instituts nationaux des sciences et technologies quantiques et radiologiques
Canon/Gyrotron: Geben Sie 3 Mikrowellenstrahlen aus!
ーEntwicklung eines 3-Frequenz-/Plasmaheizgerätsー
National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
Canon Elektronenröhrengerät
-Dreifrequenz-Plasmaheizung für Kernfusionsreaktor-
Entwicklung des weltweit ersten Gyrotrons.
3-Frequenz/Plasma-Heizgerät:
“1 Megawatt Hochleistungsmikrowelle” kann für eine Vielzahl von Operationen verwendet werden.
“Erzeugt auf drei Frequenzen, Dauerbetrieb für 5 Minuten” wurde realisiert.
konventionell,
Da “nur eine Frequenz ausgegeben werden kann”,
“Plasmaheizbedingungen” konnte nicht erweitert werden.
Dies wird zur Realisierung weiterer Mehrfachfrequenzen führen, die für die Energieerzeugung durch Kernfusion erforderlich sind.
Gyrotron entwickelt
170 GHz,
137 GHz,
104 GHz,
Ein Mikrowellenstrahl kann ausgegeben werden, um das Plasma zu erhitzen.
Für diese drei Frequenzen wurde ein Betriebstest durchgeführt.
Ausgabe äquivalent zu Eater:
Mit der gleichen Leistung wie der in Frankreich im Bau befindliche International Thermonuclear Experimental Reactor (Eater),
„Dauerbetrieb mit 1 Megawatt“ wurde demonstriert.
Was ist ein Gyrotron:
Ein Gyrotron beschleunigt Elektronen und wandelt ihre kinetische Energie in Mikrowellen um.
Konventionelle Probleme:
Mehrere Frequenzen erzeugen
Alle außer dem optimierten waren am Wellenleitereingang verstreut und lieferten nicht die erforderliche Leistung.
Verbesserte Mikrowellenausrüstung:
Daher haben wir die Mikrowellenformungsausrüstung verbessert.
Nach der Ausgabe von diesem Gerät
Optimierte “sechs Metallspiegel, die den Strahl formen und ausbreiten”.
Dieser Wille
Es wurde möglich, “Mikrowellen verschiedener Frequenzen in die gleiche Richtung abzustrahlen”.
“Bei jeder Frequenz können Mikrowellenverluste im Gerät” unterdrückt werden.
Langpulsbetrieb wurde realisiert.
„3-Frequenz-Gyrotron für Fusionsreaktor“ entwickelt
– Beitrag zur Realisierung eines Fusionsprototypreaktors –
Ergebnisse erhalten:
-Neu entworfenes und hergestelltes Gyrotron und passende Box-
170 GHz,
137 GHz,
104 GHz,
Wir haben tatsächlich einen Dauerbetriebstest für alle Frequenzen durchgeführt.
Bestätigungsergebnis:
Wir konnten „300 Sekunden Dauerbetriebszeit bei gleicher Leistung wie Eater, 1 Megawatt“ erreichen.
“Der Modenkonverter und der Metallspiegel, der diesmal entworfen wurde”, funktionierten auch wie berechnet.
Reduzierter interner Verlust:
Die internen Verluste für den 137-GHz- und 104-GHz-Betrieb wurden auf vergleichbare Werte wie im 170-GHz-Betrieb reduziert.
Das zeigt dieses Ergebnis.
Probleme mit Essern:
ITER ist in der ersten Hälfte seines Betriebsplans für den Low-Field-Betrieb vorgesehen.
sondern,
Das Problem besteht darin, dass 170-GHz-Mikrowellen eine zu hohe Frequenz aufweisen und es schwierig ist, Plasma zu erzeugen.
Diesmal entwickelte Gyrotron:
Mit dem diesmal entwickelten Gyrotron
Mit einer niederfrequenten Mikrowelle von 104 GHz,
Plasma während des Betriebs mit niedrigem Magnetfeld erzeugen,
Es kann “170-GHz-Mikrowellen ausgeben, die für den Nennbetrieb mit starkem Magnetfeld erforderlich sind”.
Anwendbar auf experimentelle Kernreaktoren:
Daher kann es auf eine breite Palette von Experimenten im experimentellen Kernreaktor angewendet werden.
Für die Zukunft streben wir die Entwicklung eines Gyrotrons für einen Prototyp eines Mehrfrequenz-Fusionsreaktors an.
Erfolge diesmal:
-Aktivierung der Entwicklung von Kernfusionsreaktoren durch private Unternehmen weltweit-
Ein Ergebnis, das die industrielle Wettbewerbsfähigkeit unseres Landes stärkt.
– National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology