Canon/Gyrotron：輸出3條微波束！
ー3頻/等離子加熱裝置的開發ー
國家量子與放射科學技術研究院
佳能電子管裝置
-核聚變反應堆用三頻等離子加熱器-
開發出世界上第一個迴旋管。
三頻/等離子加熱裝置：
“1兆瓦大功率微波”可用於廣泛的操作。
實現了“三種頻率產生，連續運行5分鐘”。
按照慣例，
由於“只能輸出一個頻率”，
無法擴展“等離子加熱條件”。
這將導致實現核聚變發電所需的更多頻率。
開發迴旋管
170GHz,
137GHz,
104GHz,
可以輸出微波束來加熱等離子體。
對這三個頻率進行了操作測試。
相當於 Eater 的輸出：
與法國在建的國際熱核實驗反應堆（Eater）同等產量，
演示了“以 1 兆瓦持續運行”。
什麼是迴旋管：
迴旋管加速電子並將其動能轉化為微波。
常規問題：
生成多個頻率
除了優化的以外，其他的都分散在波導入口處，沒有提供所需的性能。
改進的微波設備：
為此，我們改進了微波整形設備。
從這個設備輸出後，
優化“塑造和傳播光束的六個金屬鏡”。
這將
“向同一方向輻射不同頻率的微波”成為可能。
“在任何頻率下，設備內部的微波損耗”都可以得到抑制。
實現了長脈衝操作。
開發“聚變反應堆用三頻迴旋管”
– 為實現聚變原型反應堆做出貢獻 –
獲得的結果：
-全新設計製造的迴旋管及匹配盒-
170GHz,
137GHz,
104GHz,
我們實際上對所有頻率進行了連續運行測試。
確認結果：
我們能夠達到“300 秒的連續運行時間，與 Eater 相同的輸出，1 兆瓦”。
“這次設計的模式轉換器和金屬鏡”也按照計算的那樣起作用了。
減少內部損失：
137 GHz 和 104 GHz 操作的內部損耗已降低到與 170 GHz 操作相當。
這個結果表明。
食客問題：
ITER計劃在其運行計劃的前半部分進行低場運行。
但，
問題在於 170 GHz 的微波頻率太高，難以產生等離子體。
這次開發的迴旋管：
這次開發的迴旋管，
使用 104 GHz 的低頻微波，
在低磁場操作期間產生等離子體，
可輸出“額定強磁場運行所需的170GHz微波”。
適用於實驗核反應堆：
因此，它可以廣泛應用於實驗核反應堆中的實驗。
未來，我們的目標是開髮用於多頻聚變原型反應堆的迴旋管。
本次收穫：
– 全球民間企業啟動核聚變反應堆開發-
這是加強我國產業競爭力的結果。
– 國家量子與放射科學技術研究院
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