J. Plasma Fusion Res. Vol.89, No.7 (2013)４４５‐４５０

研究最前線

双方向型共同研究の新展開に向けた２８GHz 帯の高出力ジャイロトロン開発の現状−センター間連携研究「電子サイクロトロン加熱による高密度プラズマ加熱」に向けて−
Progress of 28 GHz Range High Power Gyrotron for the New Research
Development from the Bi-Directional Collaboration Research
今 井 剛１），双方向型共同研究委員会 EBW センター間連携研究検討グループ（假家 強１），
南 龍太郎１），出射 浩２），図子秀樹２），長崎百伸３），佐野史道３），金子 修４），日野友明５））１）

筑波大学プラズマ研究センター，２）九州大学応用力学研究所高温プラズマ力学研究センター，
３）

京都大学エネルギー理工学研究センター，４）核融合科学研究所，５）北海道大学（原稿受付：２０１
３年４月８日）核融合科学研究所の双方向型共同研究の新展開として，センター間連携研究「電子サイクロトロン波による高密度プラズマ加熱」を，筑波大学，九州大学，京都大学がそれぞれの特長を活かして原型炉の設計に大きく貢献すべく開始した．これまでの筑波大学の GAMMA 10 や大型ヘリカル装置（LHD）用ジャイロトロン開発成果と九州大学や京都大学の電子バーンシュタイン波による高密度加熱研究の成果を統合させることにより，原型炉で必要となる大型高密度プラズマでのコア加熱の信頼できる加熱法を開発することが目的である．この連携研究の心臓部である 28 GHz 帯のジャイロトロン開発では，600 kW で２秒の発振に成功し，この成果から，28 GHz400 kW で連続かつ 35 GHz 帯でメガワットレベルの発振が可能なジャイロトロンの設計検討を行うとともに，既存の 28 GHz 共振器で発振試験を実施し，第２周波数での 35 GHz 帯発振にも成功した．連携第一歩としての
QUEST での筑波大の 28 GHz ジャイロトロンの適用による ECH/ECCD（Electron Cyclotron Heating /ElectronCyclotron Current Drive）と 8 GHz 帯の EBW（Electron Bernstein Wave）加熱との組み合わせ実験に向け準備が着実に進展している．
Keywords:
bi-directional collaboration research, gyrotron, electron Berustein wave heating, GAMMA10/PPX, Quest, Helliotron J

１．はじめに的となった［５］．この手法の核融合炉への開発の方向性と核融合プラズマの電子サイクロトロン周波数帯の波は，しては，２つある．１つ目は，単純に周波数の高い，サブ波長がミリのオーダーのマイクロ波（ミリ波）であり，導テラヘルツの 200〜300 GHz 帯ジャイロトロンを開発し，波管伝送とビーム伝送を組み合わせた伝送・入射が可能!
）を高くして，1020 m−3 を大きく超える遮断密度（""!!

で，多様なプラズマ制御機能と炉環境との整合性が優れた大型プラズマの内部まで加熱・電流駆動を可能にするもの

手法として非常に魅力的な加熱・電流駆動手段である．特である．そして，２つ目は，既存の周波数帯のジャイロトに，原型炉で想定される大型高密度プラズマの，内部制御ロン管を用いて物理的なアプローチで，遮断密度以上のプが可能な信頼できる唯一の手法として期待されている．当ラズマを加熱できる電子バーンシュタイン波（EBW）加熱

初は，ミリ波帯の大電力発振源がなかったため，加熱手法手法を開発することである［６，７］．この物理的な高密度加としては考慮されていなかったが，１９７０年代にロシアで熱手法に関しては，これまで低磁場の小型装置で基礎的なジャイロトロンが開発され，ロシアのトカマクで 100 kW実験が行われ，遮断密度の１０倍以上の密度でも効果的なプレベルの実験がなされ注目され始めた［１］．しかし，100ラズマ加熱が得られている［８］．また，大型ヘリカル装置

kW を大きく超えるような出力は窓や共振器等の熱的問題の LHD においても，低パワーでの基礎実験がなされ，期待のためジャイロトロンでも困難ではないかと考えられ，炉できそうな加熱効果が得られはじめている［９］．本稿では，での使用はあまり想定されていなかった．しかしながらこの EBW 加熱の本格的な実証と炉への適用性についてのITER に向けて世界が協力して，この課題に挑戦した．な見通しを得るために双方向型共同研究の下で，九州大学のかでも，日本が中心となって，エネルギー回収，ダイヤモQUEST，将来的には，京都大学の Heliotron J において本格ンド窓，高次体積モード共振器などのブレークスルーとも的な高パワー EBW 加熱を行うために必要な心臓部のジャ言える技術開発に成功し［２‐４］，一躍，炉への適用性が現実

イロトロンの開発の現状を中心に述べる．

Corresponding author’s address: Plasma Research Center University of Tsukuba, Tsukuba, IBARAKI 305-8577, Japan
Corresponding author’s e-mail: imai@prc.tsukuba.ac.jp

４４５!2013 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.89, No.7 July 2013

２．双方向型共同研究とセンター間連携研究のジャイロトロン開発を筑波大で推進し，さらに，その成双方向型共同研究は，２００３（平成１５）年の核融合研究WG

果を九大のQUEST実験に適用し，明確なEBW加熱実験の報告書にある核融合研究の重点化，効率化に沿って，開始検証に貢献することである．QUEST では，これまで 8 GHzされた．比較的大規模な装置を持つプラズマ核融合関連の帯の EBW 実験を試みてきたが［１２］，本格的な実証には，４つの大学センター（筑波大（プラズマ研究センター），京8 GHz の遮断密度（〜１０１８ m‐３）を大きく超える安定した大（エネルギー複合機構研究センター），阪大（レーザーエターゲットプラズマが必要で，このターゲットを生成するネルギー学研究センター），九大（高温プラズマ力学研究ために 28 GHz の ECH を用いる．また，Heliotron J では，標センター），後に，工学関係センターがある東北大（量子エ準的な閉じ込め性能を発揮できる磁場での本格的な EBW

ネルギー材料科学国際研究センター）と富山大（水素同位加熱実験で必要となる 35 GHz ジャイロトロンの開発が必体科学研究センター）が入り，６センターとなった）が，大要であり，この設計も並行して推進する．これらの成果が学の特長を生かしながら，原型炉や ITER に向けての核融得られた後，第２ステップとしては，この双方向型共同研合研究の課題に役割分担をして効果的に貢献するために，究をベースに，より拡大した連携教育研究を展開するため構築された共同研究システムである［１０］．核融合科学研究に，28/35 GHz の２周波数発振可能な新ジャイロトロンを所（NIFS）が調整役となり，これらのセンターと大学を結開 発，製 作 し，GAMMA 10，QUEST お よ び Heliotron Jび，効率的に円滑な共同研究が遂行され，重点化された研等で装置に応じた性能で発振させ，EBW 研究等の原型炉究目標に大学が一体となって貢献できる仕組みとなっていに必要な技術基盤構築に向けた学術研究を推進することでる．これによって，図１の概念図に示すように各センターある．

は，NIFS を通して実質的に全国の大学等の共同利用，共同本報告では，これらの研究推進の中核となる 28 GHz-研究施設として機能し，全国の大学等の研究者がこれらの400 kW 連続出力をもち，また，同じ管で，磁場変更によりセンターの共同研究に参画可能となった．この仕組みの構35 GHz の MW レベル発振が可能なジャイロトロン開発に築によって，研究のみならず，学生教育や人材育成にも多向けた研究の進捗および第１ステップの QUEST での共同大な効果が現れている［１１］．

実験の準備状況を述べる．

この双方向型共同研究を，さらに効果的に展開するため

３．ジャイロトロン開発に，センターの強み，特長を活かし有機的に結合させたセンター間連携研究を推進することを核融合科学研究所双方

筑波大学では，日本のジャイロトロン開発の草創期に，向型共同研究委員会で合意し，平成２３年度から，１）ダイGAMMA 10 用の 200 kW-28 GHz ジャイロトロンを東芝とバータ熱・粒子制御，２）電子サイクロトロン加熱による共同開発した背景と最近の日本原子力研究開発機構

高密度プラズマ加熱，以上の原型炉に向けた２つの重要課（JAEA）の ITER 用ジャイロトロンの開発の飛躍的な進展

題を設定し，連携研究を開始した．１）は，非常に広範な内［１３，１４］を基盤に，LHD 用 77 GHz−1 MW 超のジャイロト容を含んだテーマであり，全センターが連携して取り組みロン開発を，NIFS との共同研究で，JAEA の協力も得ながはじめている．これについては，別途，詳しい報告がされら，２００６（平成１８）年から実施している［１５］．これまでに秒る予定である．本稿は，２つ目のテーマで，中心となる「電レベルで世界最高性能のジャイロトロン開発に成功し，さ子バーンシュタイン波（EBW）加熱手法」開発研究の推進

らに，154 GHz へ展開し 1 MW 以上の発振に成功，LHDの心臓部，ミリ波のパワー源ジャイロトロンの開発研究ののECH実験に大きく貢献している［１６‐１８］．これらをベー進捗についての報告である．本共同研究は，３つのセンスに，GAMMA 10 用 28 GHz−1 MW 超ジャイロトロン開ターと NIFS が特長を活かし協力し，必要なジャイロトロ発を行い，1 MW 以上の発振出力を得た［１５，１７］．これらのン開発を筑波大，EBW 加熱／電流駆動の特性評価実験とジャイロトロン開発力の，大学等への研究展開を進め，ま実証を九大QUESTで，ヘリカル装置におけるEBW加熱のた，大学の多様なニーズに対応しながら核融合研究へ貢献

本格実験を京大 Heliotron J で行うことをめざしている．

することをめざしジャイロトロンの開発を行っている．

第一ステップとしては，GAMMA 10/PDX 用の 28 GHz

３．
１ GAMMA 10 用 28 GHz-MW ジャイロトロンの開発
図２に GAMMA 10 用 28 GHz ジャイロトロンの写真（a）と構造断面図（b）を示す．ジャイロトロンはジャイロ運動した電子ビームのエネルギーを共振器で電磁波に変換し，数 GHz〜数百 GHz にわたる広い周波数領域において MWレベルの出力が得られる可能性をもった大電力発振管である．図３は GAMMA 10 用ジャイロトロンの短パルス（約2 ms）でのビーム電流と出力パワー特性実験結果（●）を示
す．ビーム電圧 80 kV，ビーム電流 40 A で約 1 MW の出力

図１

核融合科学研究所が世話役となって組織された双方向型共同研究の概念図．このシステムにより，全国の大学等が参加センターの共同研究に参加可能となり，参加センターは実質的には共同利用・共同研究施設として機能している［１０］．

が得られているが，30 A 以上の大電流領域で飽和気味であることがわかる［１５］．ピッチファクター（!：ビーム電子の磁場に垂直と平行速度比）ごとの発振出力の数値計算結果も同じ図に示している．実験結果と計算を比較すること
４４６

Front Runner

Progress of 28 GHz Range High Power Gyrotron for the New Research Development from the Bi-Directional Collaboration Research（a）

T. Imai et al.

（b）

図４

図２ （a）GAMMA 10 用 28 GHz 1 MW ジャイロトロンの写真．
（b）ジャイロトロンの構造断面図．

28 GHz ジャイロトロンの 450 kW での２秒までの長パルス試験結果．

し，温度上昇が９℃程度であることを明らかにした．この結果を用いたQUEST用のCW運転用の窓設計を３．
２節で述べる．
３．
２ QUEST定常EBW実験に向けた新ジャイロトロン開発
QUEST では，４節でのべるように 28 GHz の２倍の高調波共鳴がプラズマの内側にあるため，３．
１節で開発した
28 GHz のジャイロトロンをQUEST用に改良設計する計画である．QUEST では連続 CW 運転が目標とされていることから，プラズマを維持する ECH/ECCD 用ジャイロトロンも CW 運転が必要とされる．低周波数ジャイロトロンの問題である RF ビームの回折損をできる限り抑制することが CW 化の最重要課題である．１‐２秒運転を目標にしていた既存管の設計では，共振器から出力窓までの伝送効率は９５％程度で十分であった．しかし，CW管では，回折損による菅内の不要 RF は極力低減する必要があり，計算コード

図３

GAMMA 10 用 28 GHz 1 MW ジャイロトロンのビーム電流に対する出力（Po）特性の実験結果（●）と数値計算結果（実線，点線）．数値計算では，ピッチファクター !が 1.0から 1.5（1.4 と 1.5 は，ほぼ重なっている）について示している．

による最適化をさらに進めた．その結果，新モード変換器により，大電流領域での出力の飽和現象は，大電流ほど，た．170 GHz などに比較して波長が長い 28 GHz で，このよ設計ではサイドローブを大幅に抑制し，共振器での出力に対して出力窓までの伝送効率を既存管の 94.7％ から 98.5％と大きく向上させ，回折損を 1/3 以下に抑える設計ができ!が小さくなっているためと考えられる．これは，大電流うな低損失設計を実現できたことから，CW 運転が大いにで電流密度が大きくなり，電子ビームの重なり度合いを表期待できる．また，実際の製作時には，回折損の効果を更すラミナー性が悪いと空間電荷効果等により !の分散が増に低減させるため，副窓を設けて，内部の不要RFを排出す加することに起因する．今後，さらに，大電流領域で高パる計画である．

ワーを狙う際には，電子銃を改良して，ラミナー性をよく次に，３．
１節で述べたが，既存のジャイロトロンを用いする工夫が必要である．実際，ラミナー性を改良設計したた窓試験を行った．これまで，サファイア窓の 28 GHz での電子銃部の改修を実施し，発振試験を開始したところ，電誘電損失が明確でなかったことから，実際に大電力発振試

流40 A以上でも飽和がみられず，約50 Aで改造前の1 MW

験での窓温度を測定し，28 GHz での誘電損失係数 #!
""!

を超える 1.25 MW 以上の発振出力を得た．長パルス試験に3.3×10−5 を実験的に得た．その値を用いて，窓温度上昇の於いても 600 kW で２秒発振に成功した．これらについてシミュレーションを行い，図５の結果を得た．この結果かは，別途報告する［１９］．

ら，サファイアの周辺冷却では，温度上昇率は，450 kW

このジャイロトロンを QUEST 電源（70 kV，25 A）で使レベルではさほど大きくないが，冷却時定数が長いため図用することを想定して，同条件で試験を実施し，400 kW５（a）にみられるように，温度が上昇し続け，連続運転では以上の出力が得られることも確認した．図４は 450 kW で２００℃を大きく超えてしまう．この結果から，周辺冷却のサの２秒までの長パルス発振試験の結果である．長パルスにファイア窓では CW 運転が困難であることがわかった．サおいても安定な発振が得られている．また，今後の連続ファイアのダブルディスク窓でフロリナート表面冷却の場（CW）運転に向けた出力窓（サファイア製）の性能を評価

合のシミュレーションでは図５（b）に示すように，現実的するために，450 kW，２秒発振試験時の窓温度上昇を測定な熱伝達係数（!!0.03〜0.3 W/cm2 K）で 450 kW の CW
４４７Journal of Plasma and Fusion Research Vol.89, No.7 July 2013

う設計する必要がある．特に，共振器とモード変換器の両周波数での整合性が基本となる．この整合性を満たすには，２周波数で同じ共振器半径 !""#（"#$は m"!
##"#$!
$!
次ベッセル関数の導関数の p 番目のゼロ点）をもつモードの組み合せを調べ，その中からさらに，モード変換器からの放射角度がほぼ同じものを選定する．この検討により，空胴のモードとし て 28 GHz で は TE８，５，35 GHz 帯 で はTE１０，６の組み合わせが最適であることがわかった．このモード組み合せであれば，モード変換器についても，放射（a）

角度差は 0.6°程度で，35 GHz 帯でも適切に伝送可能である．窓については，厚みを２倍にすることにより 35 GHz
帯でも半波長の整数倍とし，反射を抑制できる．この選定されたモードの組み合わせで，発振特性の評価とモード変換器の伝送特性の評価を進めている．図６が２つの周波数での発振特性で，主磁場（空胴磁場）に対する発振開始電流と出力特性の計算結果である．28 GHz（図６（a））および35 GHz（図６（b））の両周波数においても，比較的低い発振開始電流で，1 MW 以上は問題なく発振できる．モード
変換器からの放射パターンは図７で，第１ミラーまでの伝送効率が 28 GHz（図７（a））では約９８％と高効率を保ちな（b）
図５

がら，35 GHz（図７（b））での伝送効率も９５％と大きく向

出力窓温度上昇の数値計算結果．（a）
サファイアのシングルディスクで周辺冷却時の 0.45 MW（■）と 1 MW（●）の温度変化，（b）
サファイアのダブルディスクの間に冷却剤を流す表面冷却時の場合．0.45 MW で，表面での熱伝達係数がいくつかの場合について示してある．（通常使用する冷却剤では 0.3 W/cm2K 程度が期待できる．
）

上，数秒レベルでの運転を考慮すると，今回の設計でも十分使用可能であるといえる．28 GHzでの連続運転という設計条件から，28 GHzでさらに回折損を低減するべく設計改良を進めていく．
これまで ITER 用や JT-60 SA に向けた 100 GHz 以上の運転が問題なく可能との結果を得た．

ジャイロトロンでの２周波数ジャイロトロンは実証されて

３．
３ Heliotron J の EBW 加熱に向けた２周波数ジャイロト

きたが，28 GHz帯といった離散性の大きい低周波数帯でのロン開発実証は皆無であることから，低周波数での２周波数ジャイ

Heliotron J では，低磁場の 2.45 GHz を用いた EBW の基ロトロン発振の原理検証試験を筑波大の試験装置において礎実験で，遮断密度の１０倍以上の密度での加熱実験に成功

現存管を用いて試みることにした．そのため，既存のジャし［８］，また，標準磁場での本格的な EBW 実験に向けた準備を進めている．標準磁場では，35 GHz 帯が EBW 実験の周 波 数 と し て 適 切 で あ り，QUEST 用 に 開 発 し て い る
28 GHz を そ の ま ま 使 用 で き な い．GAMMA 10，QUEST，Heliotron-J で共用可能なジャイロトロンを開発できれば，非常に効率的に共同実験が可能であることから，35 GHz帯でも発振できる２周波数ジャイロトロン開発を開始した．
その原理検証実験として，既存の TE８，３モード共振器で（a）の 35 GHz 発振の可能性を検討した．35 GHz のモードで既存の共振器と同じ半径で共振するモードとして TE９，４があり，発振が期待できることから，数値計算でその評価を行い MW レベルの発振の可能性を示した．しかし，このモードでの伝送特性から，モード変換器からの放射角度差が大きく，28 GHz と 35 GHz では，１５°程度ずれることがわかり，出力窓までの伝送効率が７０％以下となる．また，放射パターンも収束が十分でなく，回折損が半分近くになること予測され，新たな，整合性のとれた共振器とモード変換（b）器の設計が必要であることが明らかとなった［２０］．

図６

これを解決するには，設計を見直し，２周波数で空胴共振器，モード変換器，伝送ミラー，出力窓を共用できるよ４４８

主磁場（空胴磁場）に対する新設計ジャイロトロン共振器の発振特性．（a）
28 GHz（TE8,5）での発振開始電流と出力．
（b）35 GHz 帯（TE10,6）の場合．

Front Runner

Progress of 28 GHz Range High Power Gyrotron for the New Research Development from the Bi-Directional Collaboration ResearchT. Imai et al.

５．まとめと将来計画
核融合科学研究所がコーディネーターとして２００４（平成１６）年にスタートした「双方向型共同研究」は，第１期中期計画で研究と人材育成両面でよい成果を挙げた．この双方向型共同研究をさらに発展させることを狙い，参加セン
ターがそれぞれの特長を活かしてより強固に連携した共同（a）
図７（b）

研究を開始することが議論され，「電子サイクロトロン波帯による高密度プラズマ加熱」と「ダイバータの熱流・粒２周波数ジャイロトロンに向けた新設計モード変換器の放射特性を示す第１ミラー位置での放射パワー分布の計算結果．（a）
28 GHz の場合．（b）
35 GHz 帯の場合．横軸が周方向角度（0°〜360°），縦軸が管軸方向（磁場方向）を示す．

子束制御」の２つの課題が選定された．前者が本稿にかかる課題で，密度限界がない電子バーンシュタイン波を利用して，高密度プラズマを加熱することが研究の柱である．

イロトロンを 35 GHz 帯でも出力が取り出せるように，窓九大の QUEST の EBW や京大 Heliotron J での EBW 研究の 厚 み を２倍 の 6.94 mm に 改 造 し，波 長 を "と し て，力と筑波大の強みである ECH 装置の心臓部であるジャイ

28 GHz で ""，35 GHz で %$!
"%となるように実験を行っ!
"!

ロトロン管の開発研究力を結束し，強力な連携研究を推進た．その結果磁場調整により，計算から予測される周波数しようという目論見である．このジャイロトロンの開発研に近い 35.46 GHz で 870 kW の発振に成功した［１９］．この出究の最新の成果とその EBW 研究への適用の準備の様子を力は，伝送効率を加味すると 1 MW 以上の発振に相当す述べてきた．

る．この結果から２周波数ジャイロトロンが，低周波数のGAMMA 10 用 1 MW ジャイロトロンで，短パルス でジャイロトロンにおいても可能であることが実証できたと

1.25 MW を達成するとともに，600 kW，２秒の発振に成功いえる．また，多目的 ECH ジャイロトロン開発に大きな一し，また，同一管で 35 GHz 帯での MW レベでの発振に成歩が得られ，第２ステップの EBW のセンター間連携研究功し，QUEST と Heliotron J の両者に使用可能な２周波数の新展開に弾みをつけるものである．

４．九大 QUEST での EBW 加熱連携研究の現状と今後の展開
さらに，この EBW センター間連携研究の第１ステップの核として開 始 し た の が，既 存 の GAMMA 10 用 1 MW
ジ ャ イ ロ ト ロ ン を QUEST 用 に 調 整 し，九 大 に 移 送 して，QUEST の 8 GHz 帯での EBW 実験のターゲットプラズマを生成して，EBW の本格的な実証をしようという連携
研 究 で あ る．図８に 示 す よ う に QUEST の 磁 場 配 位 では，28 GHzの電子サイクロトロン第２高調波共鳴がプラズマの強磁場側に存在する．この共鳴層での ECH/ECCD により 8 GHz 帯の遮断密度を大きく超える密度 !&"##$×
1018 m−3 の安定したプラズマを生成し，8 GHz 帯の EBW実験を行う計画である．現在，この ECH/ECCD 実験に向けて機器の準備を進めており［１２］，伝送系，トーラス窓の設置も完了した．図９は QUEST に 28 GHz ジャイロトロン

図８

QUEST での周波数チャート．横軸が大半径，各位置でのプラズマ周波数（３つの密度分布の場合）とサイクロトロン周波数と第２高調波共鳴周波数を示す．

図９

QUEST と 28 GHz ジャイロトロン・システム間の伝送系の概要図．

システムを設置した場合の伝送系である．改造ジャイロト
ロンは２０１２（平成２４）年１１月末に筑波大へ搬入され，試験調整を実施し，すでに述べたように 600 kW で２秒の発振を確認した．平成２５年度３月末に九大に移送した．その後電源との組み合わせ試験，発振テストを終えた，平成２５年
度前半には QUESTでの入射実験，さらには，8 GHz帯クライストロンによる EBW 加熱・電流駆動と組み合わせた実験へと展開する計画である．
この成果を踏まえて，今後の拡大したセンター関連携に向けたジャイロトロン開発をさらに加速・推進し，順調に進めば多目的 ECH 用新ジャイロトロンも共同開発していく計画である．

４４９

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.89, No.7 July 2013の小森彰夫所長に深く感謝いたします．

ジャイロトロンの開発に大きく弾みをつける結果を得た．
設計においても QUEST の連続運転に向け，既存管より回

本 稿 の 成 果 は NIFS 共 同 研 究（NIFS１１KUGM050，折損を 1 /3 以下とする超低回折損のモード変換器の設計を

NIFS11KUGM053，NIFS１
１KUTR069，NIFS11 KUTRO76，行うことができた．多目的 ECH 用ジャイロトロンでは，NIFS10KUHL030）によるものである．

28 GHz と 35 GHz の両周波数で運転可能な共振器とモード

参考文献

変 換 器 の 設 計 も 行 い，28 GHz で 高 効 率 を 保 ち な が ら，35 GHz でも高効率伝送可能な設計ができた．

［１］V.E. Golant et al., Soviet Physics-Tech. Phys. 17, 488 (1972)(Zh. Tech. Fiz. 42 620 (1972)).
［２］K. Sakamoto et al., J. Phys. Soc. Jap. 65, 1888 (1996).
［３］K. Sakamoto et al., Phys. Rev. Lett. 73, 3532 (1994).

第１ステップのセンター連携研究として推進している
QUEST での 28 GHz-ECH/ECCD と 8 GHz-EBW 組み合せ
実験に向けた準備は順調に進み，ジャイロトロンとジャイ［４］A. Kasugai et al., Rev. Sci. Inst. 69, 2160 (1998).
［５］T. Imai et al., Fusion Eng. Des. 55, 281 (2001).
［６］J. Preinhelter and V. Kopecky, J. Plasma Phys. 10, 1 (1973).
［７］H. Igami et al., Plasma Phys. Controlled Fusion 48, 573.
(2006).
［８］R. Ikeda et al., Contrib. Plasma Phys. 50, 567 (2010).
［９］Y. Yoshimura et al., Fusion Energy (Proc. 24th Int. Conf.,San Diego, 2012) (Vienna: IAEA) EX/P6-16.
［１０］NIFS HP : http://www.nifs.ac.jp/collaboration/gaiyou.
html［１１］NIFS 平成２２年度外部評価報告書：http://www.nifs.ac.
jp/hyokarep/gaibuhyouka sub size 6 down 10 22.pdf［１２］H. Idei et al., Fusion Energy (Proc. 24th Int. Conf., San Diego, 2012) (Vienna: IAEA) EX/P6-17.
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San Diego, 2012) (Vienna: IAEA) FTP/1-3Rb.
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［１８］T. Mutoh et al., Proc. of 21st International Toki Conf. PL-1 (2011).
［１９］T. Kariya et al., Plasma Fusion Res. 8, 1205107 (2013).
［２０］T. Eguchi et al., Fusion Sci. Tech. 63, 1T, 280 (2013).

ロトロン用電源およびその周辺機器，伝送・入射系，トーラス用真空窓など順調に準備が進んでいる．平成２５年度前
半には組み合せ実験が開始される予定で，閉じ込めが確保された遮断密度の数倍のプラズマで秒レベルの EBW が効率よく実証できれば，高密度加熱に大きなインパクトを与えることができる．第２ステップでは，この成果と双方向の枠組みをベースにし，連携を拡大し，QUEST の連続運転や Heliotron J での EBW 実験への多目的２周波数ジャイロトロン開発，そして，全国の関連大学等の連携も加えて，EBW/ECH による高密度プラズマ加熱連携研究をさらに大きく展開していきたい．

謝辞

本稿の作成にあたり，熱心に議論していただき，ご指導をいただいた双方向型共同研究委員会の委員の皆様に心から感謝します．また，ジャイロトロン開発では，原子力機構の坂本慶司研究主席から多くのご助言をいただき，さらに，筑波大のプラズマ研究センターの皆様のご支援，ご協力をいただきありがとうございます．九州大学プラズマ応
用力学研究センターと京都大学エネルギー複合機構研究センターの皆様，核融合科学研究所のECHグループのご支援についても感謝の意を表します．最後に，本連携研究に対して，厚いご支援とご指導をいただいた核融合科学研究所

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