原子力機構　ＩＴＥＲ用ジャイロトロン　発振効率５５％以上を実現

日本原子力研究開発機構はこのほどＩＴＥＲのプラズマ加熱に使用するジャイロトロンで、高い発振効率が得られるものの発振自体が困難とされていた難発振領域における安定な定常発振に世界で初めて成功し、周波数１７０ＧＨz、出力１ＭＷ、発振効率５５％以上を達成した。

原子力機構は昨年、ＩＴＥＲの定常燃焼実験に使用できる１，０００秒の定常発振（出力０．６ＭＷ、効率４５％）に成功している。今回の成果はこの技術を発展させ、発振が容易な従来の運転領域から高い効率が得られる難発振領域と呼ばれる運転領域に、安定的に移行させる新しい制御技術の開発により達成したもの。

この運転領域は、発振が難しいが、一旦発振できれば高い発振効率が得られると理論的に予測されていた領域。まず従来領域で発振させた後、磁場を下げて難発振領域に入れる。これによりジャイロトロンは共鳴条件から外れ、１６７ＧＨzの近傍モードに移行、出力が大幅に下がる。しかし、近傍モードで発生する電子の集団運動の中で正規モードが除々に成長、この成長が十分になると、近傍モードの助けなしに増大し、近傍モードは成長条件から外れ消えるという。

これまで近傍モードは邪魔と考えられていたが、今回、正規モードの成長を助けることを見出した。出力低下から正規モードの単独発振が復活し、１ＭＷに達するまでの時間は、３５０ｎ秒程度としている。