JPH1167112A - ジャイロトロン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボディ電源及びアノード電源等の電源を独立し
て設置すると共に各種運転モードにより個別制御して、
アノード電源の変調により高周波出力のエネルギー変化
がないモジュレーションが可能で、運転信頼性が高くプ
ラズマ計測の効率が向上したジャイロトロン制御装置を
提供する。 【解決手段】請求項１記載の発明に係るジャイロトロン
制御装置は、高周波発振部とコレクタ部間に電子ビーム
を減速する電圧を印加してコレクタ部の熱負荷を下げる
と同時に電子ビームのエネルギーを電源部に回収して総
合効率を上げるジャイロトロン制御装置において、コレ
クタ電源27とボディ電源26及びアノード電源25さらにヒ
ータ電源23を各々独立して設けると共に、これらの電源
を制御する制御回路28にジャイロトロン１の運転モード
を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核融合装置である
核融合プラズマ加熱用の電子サイクロトロン共鳴加熱装
置に用いられるジャイロトロンの運転制御をするジャイ
ロトロン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジャイロトロンについては、大電力高周
波発生源として、核融合装置で核融合プラズマ加熱用の
電子サイクロトロン共鳴加熱装置に使用されている。図
６の概略構成図に示すようにジャイロトロン１は、真空
容器２の一端にカソード電極３及びアノード電極４等に
より構成した電子銃部５が、各々真空境界を兼ねる絶縁
スペーサ６，７の支持により設置されている。

【０００３】また、この電子銃部５に結合したボディ部
８は、高周波発振部の空胴共振器９とモード変換器10及
びミラー部11により構成され、さらにボディ部８には、
真空容器２の真空境界を兼ねる絶縁スペーサ12を介し
て、可動ミラー13と出力窓14を備えたコレクタ部15が設
けられている。なお、前記電子銃部５の周囲には第１超
電導磁石16を、また、空胴共振器９の周囲には第２超電
導磁石17を配置して、これら第１，第２超電導磁石16，
17は、断熱真空容器18内に収納されて構成している。

【０００４】また、図７のブロック構成図を示すよう
に、ジャイロトロンの電源及び制御回路は、前記ジャイ
ロトロン１のカソード電極３とボディ部８間には、第１
電源19が接続されていて電圧が加えられ、アノード電極
４に対しては、前記第１電源19と直列接続した第１抵抗
20と、第２抵抗21により分割された電圧が与えられてい
る。

【０００５】さらに、前記カソード電極３とコレクタ部
15間には、第２電源22から電圧が加えられ、カソード電
極３のヒータ３ａには、ヒータ電源23から電圧が印加さ
れていて、前記第１電源19と第２電源22及びヒータ電源
23は、いずれも制御回路24により制御される。なお、前
記各電源18，19，22，23はいずれも直流電源として、ジ
ャイロトロン１の各電極等の各部に供給しているが、一
般にこの直流電源は、交流電源から図示しない交直変換
装置であるサイリスタ変換装置により得ている。

【０００６】前記ジャイロトロン１の動作については、
カソード電極３はヒータ電源23によりヒータ３ａを介し
て加熱されることで熱電子の放出を行う。この熱電子
は、前記第１電源19と第１抵抗20から、カソード電極３
とアノード電極４間に印加された電位差により電子ビー
ムを形成するが、この電子ビームは、第１超電導磁石16
で形成された軸方向の磁場により、旋回運動をしながら
磁力線に沿って進行して空胴共振器９に入射される。

【０００７】なお、この電子ビームの集束に必要な第２
超電導磁石17により発生した軸方向の磁場は、第２超電
導磁石17によって電子銃部５から空胴共振器９にかけて
増大し、空胴共振器９において最大となる。

【０００８】また、第１電源19の出力電圧、及び第２抵
抗21の両端に生じる電圧と磁場により、旋回運動エネル
ギーを増した電子ビームが空胴共振器９の内部を通過す
る際に、空胴共振器９内の電界と共振作用を起こして、
旋回運動が電界により減速される部分ができ、その減速
されたエネルギーが電磁波へと変換される。この電磁波
は、空胴共振器９に接続したモード変換器10とミラー1
1、さらに可動ミラー13及び出力窓14を介し、高周波と
して外部に送出される。

【０００９】なお、ジャイロトロン１内でエネルギー変
換を終えた前記電子ビームは、前記第２電源22により印
加されたコレクタ部15とボディ部８との電位差により、
コレクタ部15に回収され、残りの運動エネルギーは熱的
に処理される。通常、前記第２電源22の出力電源は、第
１電源19の出力より小さく設定されていて、この差電圧
に相当する電子ビームのエネルギーが回収される。

【００１０】このように、ジャイロトロン制御装置にお
いては、前記第１電源19と第２電源22及びヒータ電源23
を制御して、ジャイロトロン１を駆動することにより高
周波を外部に送出するもので、近年は開発の進歩によ
り、 100ＧＨｚ以上の周波数で長パルスの出力が可能と
なりつつある。

【００１１】なお、このジャイロトロン１を核融合装置
の核融合プラズマ加熱用に使用する場合は、前記出力窓
14から図示しない伝送系により高周波を伝搬し、同じく
図示しない核融合装置に入射するようにしている。ま
た、前記ジャイロトロン１の運転に際しては、予め、ジ
ャイロトロン１を始めとして、核融合装置への搬出系の
各部に対するエージングを行うと共に、核融合装置の運
転状態に応じて高周波を断続出力させるパルス運転、及
び連続出力させる運転が要求される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ジャイロトロン制御装
置は、制御回路24において前記各第１電源19と第２電源
22及びヒータ電源23を制御することにより、ジャイロト
ロン１を適切に運転して高周波を送出するが、近年はジ
ャイロトロン１の開発が進歩したことから、 100ＧＨｚ
以上の周波数で10Ｓ程度の長パルス出力が可能になりつ
つある。また近年は、核融合装置内でのプラズマ計測を
効率よく行うために、ジャイロトロン１からの高周波出
力をモジュレーション（変調）する方法が見直されてい
る。

【００１３】しかしながら、従来のジャイロトロン制御
装置において、高周波出力をモジュレーションする場合
には、アノード電極４へ加える電圧を変調させるため
に、前記第１電源19の出力を変調させていた。

【００１４】しかし、この第１電源19は一つの電源で、
アノード電極４の電源とボディ部８の電源とを共用して
いることから、前記したようにアノード電極４へ加える
電圧（アノード電圧）を変調させると、同時に電磁波の
エネルギーを規定している出力電圧で、第１電源19と第
２抵抗21によるボディ部８への電圧（ボディ電圧）も変
調される。

【００１５】このために、カソード電極３とアノード電
極４との間の電位差変化から、ジャイロトロン１から出
力される電磁波である高周波のエネルギーも変化してし
まうために、プラズマ計測を行う際の効率が低下する不
具合があった。

【００１６】本発明の目的とするところは、ボディ電源
及びアノード電源等の電源を独立して設置すると共に、
各種運転モードにより個別制御して、アノード電源の変
調に際して高周波出力のエネルギー変化しないモジュレ
ーションが可能で、運転信頼性が高くプラズマ計測の効
率が向上したジャイロトロン制御装置を提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係るジャイロトロン制御装置は、
高周波発振部とコレクタ部間に電子ビームを減速する電
圧を印加してコレクタ部の熱負荷を下げると同時に電子
ビームのエネルギーを電源部に回収して総合効率を上げ
るジャイロトロン制御装置において、コレクタ電源とボ
ディ電源及びアノード電源さらにヒータ電源を各々独立
して設けると共に、これらの電源を制御する制御回路に
ジャイロトロンの運転モードを備えたことを特徴とす
る。

【００１８】ジャイロトロンにおける各電極に対する電
源を電極別に独立したので、制御回路における統括制御
が容易になり、かつ、個別制御の自由度が増して電源構
成が単純化されると共に、各種の運転モードによりジャ
イロトロンと核融合装置に対して適切な運転制御が行え
る。また、アノード電源を変調することにより、出力さ
れるエネルギーに変化を与えずに、高周波のモジュレー
ションが行えることから、プラズマ計測の効率が向上す
る。

【００１９】請求項２記載の発明に係るジャイロトロン
制御装置は、請求項１において、制御回路に備えたジャ
イロトロンの運転モードが、パルス運転モード及び連続
運転モードであることを特徴とする。制御回路におい
て、予め設定したパルス運転モード及び連続運転モード
により、核融合装置におけるプラズマ加熱のためのジャ
イロトロンによる高周波入射の運転を、核融合装置から
の外部信号あるいは内部信号に従って容易に制御するこ
とができる。

【００２０】請求項３記載の発明に係るジャイロトロン
制御装置は、請求項１において、制御回路に備えたジャ
イロトロンの運転モードが、パルスエージング運転モー
ド及び連続エージング運転モードであることを特徴とす
る。制御回路において、予め設定したパルスエージング
運転モード及び連続エージング運転モードに従い、ジャ
イロトロンを運転することにより、ジャイロトロン及び
送出系に対するエージング調整が容易に行える。

【００２１】請求項４記載の発明に係るジャイロトロン
制御装置は、請求項１において、制御回路にてボディ電
源をアノード電源よりも早期に立ち上げる制御をするこ
とを特徴とする。ジャイロトロンの運転に際して、ボデ
ィ電源がアノード電源より早く立ち上げられることによ
り、カソード電極から電子ビームのみが引き出されて、
高周波発振が行われないという異常動作が防止される。

【００２２】請求項５記載の発明に係るジャイロトロン
制御装置は、請求項１において、制御回路に備えたジャ
イロトロンのパルス運転モードにおいて、コレクタ電源
を連続運転とすることを特徴とする。ジャイロトロンの
パルス運転に際して、コレクタ電源を連続運転すること
により、コレクタ部へのコレクタ電圧の有無に関わら
ず、コレクタ電圧にバラツキが生じないので、安定した
高周波出力が得られる。

【００２３】請求項６記載の発明に係るジャイロトロン
制御装置は、請求項１において、制御回路に備えたジャ
イロトロンのパルス運転モードにおいて、コレクタ電圧
をボディ電源及びアノード電源が停止されてジャイロト
ロン内で電子ビームが消滅した後に停止することを特徴
とする。

【００２４】パルス運転時のコレクタ電圧の停止時期
を、ボディ電源及びアノード電源の停止より遅らせると
共に、ジャイロトロン内の電子ビームが消滅した後に行
うので、比較的放電時定数の長いボディ電源に電流が流
れ込むという異常現象は発生しない。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ
構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省
略する。第１実施の形態は請求項１に係り、図１のブロ
ック構成図を示すように、ジャイロトロン制御装置は、
真空容器２内にカソード電極３とアノード電極４、及び
ボディ部８とコレクタ部15等を設けたジャイロトロン１
と、それぞれ別個に設けたヒータ電源23とアノード電源
25、及びボディ電源26とコレクタ電源27、さらに制御回
路28により構成している。

【００２６】前記ヒータ電源23は、カソード電極３とヒ
ータ３ａに接続されていて、アノード電源25は、前記カ
ソード電極３とアノード電極４に、また、ボディ電源26
はアノード電極４とボディ部８に接続している。さら
に、コレクタ電源27は、前記カソード電極３とコレクタ
部15に接続しており、制御回路28は、前記ヒータ電源23
とアノード電源25、及びボディ電源26とコレクタ電源27
と接続している。

【００２７】なお、この制御回路28は、前記独立した各
電源を統括制御すると共に、前記ジャイロトロン１に対
する各種運転モード等の制御システムを備えた構成とし
ている。

【００２８】次に、上記構成による作用について説明す
る。アノード電源25とボディ電源26とが独立して設けら
れており、制御回路28でそれぞれを任意に統括制御する
ことが可能なことから、アノード電源25を変調させるこ
とで、出力波である高周波のモジュレーションが容易に
行うことができる。

【００２９】また、この高周波のモジュレーションに際
して、前記ボディ部８に対するボディ電圧は、アノード
電源25の変調に係わりなく安定してボディ電源26から加
えられるので、高周波のモジュレーションに際して出力
エネルギーが変化することがなく、安定したジャイロト
ロン１の運転によるプラズマ加熱により、信頼性の高い
核融合装置の運転ができる。

【００３０】さらに、前記制御回路28によれば、前記各
ヒータ電源23とアノード電源25、及びボディ電源26とコ
レクタ電源27に対して、それぞれ独立して任意の運転モ
ードにより統括制御することができるので、ジャイロト
ロン１と共に核融合装置における、適切な運転制御とプ
ラズマ計測を容易とすることができる。また、制御回路
28を始めとして各電源のユニット化等、ジャイロトロン
制御装置におけるシステム構成の簡素化が可能である。

【００３１】第２実施の形態は請求項２に係り、なお、
上記第１実施の形態と同様の構成部分については、説明
を省略して異なる部分を重点に説明する。上記図１に示
すジャイロトロン制御装置で、前記ジャイロトロン１で
発振させた高周波を図示しない伝送系により伝搬し、核
融合装置に入射して核融合プラズマ加熱のために運転す
るものである。

【００３２】また、前記制御回路28には、図２のタイム
チャートに示すジャイロトロン１のパルス運転モード
と、図３のタイムチャートに示すジャイロトロン１の連
続運転モードを備えた構成としている。

【００３３】次に、上記構成による作用について説明す
る。上記図６に示すようにジャイロトロン１が発振した
高周波は、出力窓14から出力されて図示しない伝送系に
より核融合装置に入射されて核融合プラズマ加熱を行
う。

【００３４】前記制御回路28では、内部同期のマスター
パルス29における繰り返し時間（Ｔｃ）30によると共
に、核融合装置の運転状態等から発される外部同期によ
る入射開始信号31及び入射終了信号32等によっても運転
制御が行われる。従って、ジャイロトロン１のコレクタ
部15とボディ部８及びアノード電極４に電圧を加える時
期についても、それぞれコレクタ電源27とボディ電源26
及びアノード電源25を個別で任意に制御することができ
る。

【００３５】先ず、ジャイロトロン１の長パルス出力調
整を主目的とする運転の場合は、図２のタイムチャート
に示すパルス運転モードによる。これによれば、マスタ
ーパルス（内部同期）29と共に、外部同期による入射開
始信号31により、コレクタ電源27のサイリスタ変換装置
（ＴＨＹ）が、遅れ時間（Ｔｔｈ）33後にＯＮしてコレ
クタ電圧としての所定電圧を発生する。

【００３６】さらに遅れ時間（Ｔｇ）34後に、コレクタ
電源27の出力電圧をコレクタ部15に供給するスイッチン
グ素子である例えばＧＴＯ（Gate Turn-Off Thyristor
）をＯＮすると、コレクタ電源27からコレクタ電圧が
コレクタ部15に加わる。

【００３７】前記コレクタ電源27（ＧＴＯ）ＯＮから、
ボディ電源26のインバータが遅れ時間（Ｔｂ）35後にＯ
Ｎし、さらに、アノード電源25のインバータは、遅れ時
間（Ｔａ）36後にＯＮする。この結果から、コレクタ部
15とボディ部８及びアノード電極４に、それぞれ所定電
圧が加わることから、ジャイロトロン１が発振して高周
波が出力される。

【００３８】また、入射終了信号32で、前記ボディ電源
26のインバータとアノード電源25のインバータのＯＮが
終了するが、前記アノード電源25のインバータがＯＮし
ているのはアノード電源出力幅（Ｔｐ）37の間であり、
なお、前記コレクタ電源27であるサイリスタ変換装置
（ＴＨＹ）のＯＮ状態は連続して継続されている。

【００３９】ここで、前記コレクタ電源27におけるＧＴ
ＯのＯＮは、入射終了信号32よりＡｍＳまで続くが、こ
のＡｍＳは、ジャイロトロン１内で電子ビームが消滅す
る時間で、一般にボディ電源26とアノード電源25が停止
すると約数十ｍＳで電子ビームは消滅する。

【００４０】この後は、次の入射開始信号と入射終了信
号により、前記コレクタ電源27のＧＴＯと、ボディ電源
26のインバータ、及びアノード電源25のインバータのＯ
ＮとＯＦＦが、前回と同様に繰り返されて、核融合装置
の核融合プラズマ加熱に対するジャイロトロン１におけ
るパルス運転が適切に行われる。

【００４１】次に、ジャイロトロン１の連続出力調整を
主目的として行う運転の場合は、図３のタイムチャート
に示す連続運転モードによる。これによれば、マスター
パルス（内部同期）29における繰り返し時間（Ｔｃ）30
には関わりなく、起動時はコレクタ電源27であるサイリ
スタ変換装置（ＴＨＹ）が、遅れ時間（Ｔｔｈ）33後に
ＯＮしてから、さらに遅れ時間（Ｔｇ）34後に、コレク
タ電源27のＧＴＯがＯＮする。

【００４２】この後に、ボディ電源26のインバータが遅
れ時間（Ｔｂ）35後にＯＮし、さらに、アノード電源25
のインバータは、遅れ時間（Ｔａ）36後にＯＮする。な
お、この後は前記コレクタ電源27であるサイリスタ変換
装置と、コレクタ電源27のＧＴＯ、及びボディ電源26の
インバータにおける各ＯＮ状態は継続され、これによ
り、核融合装置の核融合プラズマ加熱に対するジャイロ
トロン１の連続運転が適切に行われる。

【００４３】第３実施の形態は請求項３に係り、なお、
上記第１実施の形態と同様の構成部分については、説明
を省略して異なる部分を重点に説明する。上記図１に示
すジャイロトロン制御装置で、前記制御回路28によりジ
ャイロトロン１や搬出系等のエージング調整を目的とし
て行う運転制御の場合である。

【００４４】また、前記制御回路28には、図４のタイム
チャートに示すパルスエージング運転モードと、図５の
タイムチャートに示す連続エージング運転モードを備え
た構成としている。

【００４５】次に、上記構成による作用について説明す
る。先ず、ジャイロトロン１等に対するパルスエージン
グ調整の場合は、図４のタイムチャートに示すパルスエ
ージング運転モードによる。これによれば、マスターパ
ルス（内部同期）29により、コレクタ電源27のサイリス
タ変換装置（ＴＨＹ）がＯＮして、所定のコレクタ電圧
を出力する。これより、遅れ時間（Ｔｔｈ）33と遅れ時
間（Ｔｇ）34を加えた後に、コレクタ電源27のＧＴＯが
ＯＮして、前記コレクタ電圧がコレクタ部15に加わる。

【００４６】前記コレクタ電源27のＧＴＯがＯＮしてか
ら、ボディ電源26のインバータが遅れ時間（Ｔｂ）35後
にＯＮし、さらに、アノード電源25のインバータは、遅
れ時間（Ｔａ）36後にＯＮする。なお、このアノード電
源25のインバータのＯＮ状態は、アノード電源出力幅
（Ｔｐ）37だけ継続するが、同様にアノード電源出力幅
（Ｔｐ）37の終了時点まで、前記ボディ電源26のインバ
ータのＯＮ状態が継続する。

【００４７】しかし、前記コレクタ電源27のサイリスタ
変換装置（ＴＨＹ）と、コレクタ電源27のＧＴＯのＯＮ
状態については、マスターパルス（内部同期）29の繰り
返し時間（Ｔｃ）30と関係なく継続している。従って、
ヒータ電源23とコレクタ電源27は連続して運転される
が、ボディ電源26とアノード電源25は、繰り返し時間
（Ｔｃ）30後の次のマスターパルス29により再び運転さ
れて、以後これを繰り返す。

【００４８】即ち、以後の繰り返しにおいては、ボディ
電源26のインバータのＯＮは、遅れ時間（Ｔｔｈ）33と
遅れ時間（Ｔｇ）34及び遅れ時間（Ｔｂ）35を加えた後
に、またアノード電源25のインバータは、これより遅れ
時間（Ｔａ）36後にＯＮし、いずれもアノード電源出力
幅（Ｔｐ）37まで継続する。これにより、ジャイロトロ
ン１等に対して適切なパルスエージング調整が行われ
る。

【００４９】次に、ジャイロトロン１の連続エージング
調整を主目的として行う運転の場合は、図５のタイムチ
ャートに示す連続エージング運転モードによる。これに
よれば、マスターパルス（内部同期）29により、コレク
タ電源27のサイリスタ変換装置（ＴＨＹ）がＯＮすると
共に、遅れ時間（Ｔｔｈ）33と遅れ時間（Ｔｇ）34を加
えた後に、コレクタ電源27のＧＴＯがＯＮする。

【００５０】また、前記コレクタ電源27のＧＴＯがＯＮ
してから、ボディ電源26のインバータが遅れ時間（Ｔ
ｂ）35後にＯＮし、さらに、アノード電源25のインバー
タは、遅れ時間（Ｔａ）36後にＯＮして、アノード電源
出力幅（Ｔｐ）37だけ継続される。しかし、前記コレク
タ電源27のサイリスタ変換装置（ＴＨＹ）と、コレクタ
電源27のＧＴＯ及びボディ電源26のインバータのＯＮ状
態については、マスターパルス（内部同期）29の繰り返
し時間（Ｔｃ）30と関係なく継続する。

【００５１】従って、ヒータ電源23とコレクタ電源27、
及びボディ電源26は連続して運転されるが、アノード電
源25は、繰り返し時間（Ｔｃ）30後の次のマスターパル
ス29により再び運転されて、以後これを繰り返すことか
ら、ジャイロトロン１等に対して適切な連続エージング
調整が行われる。

【００５２】第４実施の形態は請求項４に係り、ジャイ
ロトロン１における異常動作を防止するものであり、上
記第１乃至第３実施の形態と同様の構成部分について
は、説明を省略して異なる部分を重点に説明する。上記
図１に示すジャイロトロン制御装置においては、前記ヒ
ータ電源23とアノード電源25、及びボディ電源26とコレ
クタ電源27を独立して設けると共に、制御回路28により
各電源を統括制御することが可能な構成としている。

【００５３】また、上記図２乃至図５の各運転モードで
も示したように、ボディ電源26をアノード電源25よりも
早いタイミングで立ち上げるように構成する。即ち、ア
ノード電極４にアノード電圧を加えるアノード電源25を
ＯＮするタイミングを、ボディ電源26がＯＮされた後に
設定している。

【００５４】次に、上記構成による作用について説明す
る。ジャイロトロン１において、ヒータ電源23とヒータ
３ａによりカソード電極３が加熱されていて、もしも、
ボディ部８及びコレクタ部15に対する電圧が加わらぬ状
態で、アノード電源25からアノード電極４にのみ電圧が
加わる場合を想定する。

【００５５】この場合には、アノード電極４におけるア
ノード電圧により、前記カソード電極３から放出された
熱電子は、電子ビームとして引き出されるが、ボディ部
８及びコレクタ部15に電圧が加わっていないために、ジ
ャイロトロン１として発振が行われず、従って、高周波
の出力波が得られないという異常状態が生じる。

【００５６】しかしながら、アノード電極４にアノード
電圧を加えるアノード電源25を、ボディ電源26がＯＮさ
れた後にＯＮさせることにより、ジャイロトロン１にお
いては、始動当初から正常な発振動作が行われる。これ
により、前記のようなカソード電極３から電子ビームの
みが引き出されるという、異常動作が防止されて、ジャ
イロトロン１の安定運転と共に、核融合装置の運転に対
する健全性が向上する。

【００５７】第５実施の形態は請求項５に係り、ジャイ
ロトロン１における出力を安定化するものであり、上記
第１乃至第３実施の形態と同様の構成部分については、
説明を省略して異なる部分を重点に説明する。

【００５８】上記図１に示すジャイロトロン制御装置に
おいては、前記ヒータ電源23とアノード電源25、及びボ
ディ電源26とコレクタ電源27を独立して設けると共に、
制御回路28により各電源を統括制御することが可能な構
成とされている。また、上記図２及び図４のパルス運転
モードでも示したように、コレクタ電源27である図示し
ないサイリスタ変換装置を連続運転する構成としてい
る。

【００５９】即ち、コレクタ部15に電圧を加えるコレク
タ電源27は、一般にサイリスタ変換装置を用いている
が、さらに、このコレクタ電源27からコレクタ部15に加
えるコレクタ電圧のスイッチング素子にＧＴＯを使用し
ている。従って、コレクタ電源27としてのサイリスタ変
換装置を連続運転しても、前記ＧＴＯをＯＮしなけれ
ば、コレクタ部15にコレクタ電圧は加わらない。

【００６０】次に、上記構成による作用について説明す
る。ジャイロトロン１におけるパルス運転及びパルスエ
ージング運転の場合に、コレクタ部15に対してパルス状
の断続したコレクタ電圧を加える。

【００６１】この際にコレクタ電源27のサイリスタ変換
装置を、前記スイッチング素子のＧＴＯの動作に合わせ
てＯＮ，ＯＦＦさせると、サイリスタ変換装置からＧＴ
Ｏを介して出力されて、コレクタ部15に加えられるコレ
クタ電圧にバラツキを生じることから、ジャイロトロン
１が出力する高周波の安定性に影響が生じる不具合があ
った。

【００６２】しかしながら、コレクタ電源27のサイリス
タ変換装置については連続運転をさせておき、コレクタ
部15へパルス状にコレクタ電圧を加える時にのみ、前記
ＧＴＯを作動させることで、コレクタ部15にバラツキの
ないコレクタ電圧が供給される。これにより、ジャイロ
トロン１からの高周波出力を安定に保つことができるこ
とから、ジャイロトロン１と共に、核融合装置運転の安
定性が向上する。

【００６３】第６実施の形態は請求項６に係り、ジャイ
ロトロン制御装置におけるパルス運転時の異常現象を防
止するものであり、上記第１乃至第３実施の形態と同様
の構成部分については、説明を省略して異なる部分を重
点に説明する。上記図１に示すジャイロトロン制御装置
においては、前記ヒータ電源23とアノード電源25、及び
ボディ電源26とコレクタ電源27を独立して設けると共
に、制御回路28により各電源を統括制御することが可能
な構成とされている。

【００６４】また、上記図２のジャイロトロン１のパル
ス運転モードに示したように、コレクタ部15に加えるコ
レクタ電圧について、ボディ電源26及びアノード電源25
を停止したことにより、ジャイロトロン１内で電子ビー
ムが消滅するＡｍＳ後に、停止させる構成としている。

【００６５】次に、上記構成による作用について説明す
る。ジャイロトロン制御装置における前記コレクタ電源
27とボディ電源26及びアノード電源25については、それ
ぞれ放電時定数が異なる構成となっている。従って、パ
ルス運転中にコレクタ電源27とボディ電源26及びアノー
ド電源25を同時に停止すると、最初にコレクタ部15の電
圧が０Ｖとなり、このために、放電時定数の長いボディ
電源26に電流が流れ込む現象が起こる不具合があった。

【００６６】しかしながら、ボディ電源26及びアノード
電源25の停止から、ジャイロトロン１内の電子ビームが
消滅する時間（ＡｍＳ）を経過した後に、コレクタ電源
27のスイッチング素子であるＧＴＯをＯＦＦさせてい
る。これにより、ボディ部８とアノード電極４に対する
ボディ電圧とアノード電圧がなくなり、さらに、ジャイ
ロトロン１内の電子ビームが消滅した後は、コレクタ部
15へのコレクタ電圧を停止しても、前記ボディ電源26に
電流が流れ込む現象は発生しないので、前記ジャイロト
ロン１における異常現象が防止できる。

【００６７】

【発明の効果】以上本発明によれば、コレクタ電源とボ
ディ電源、及びアノード電源とヒータ電源を独立して設
けたことにより、各電源を個別にしかも統括制御するこ
とが容易で、ジャイロトロンのより自由度と安定性の高
い運転及びエージング調整が可能となり、ジャイロトロ
ンと共に核融合装置の信頼性が向上する。

【００６８】また、アノード電源の変調による出力エネ
ルギー変動のない出力波のモジュレーションが可能とな
り、核融合装置のプラズマ計測装置と本ジャイロトロン
の電源と制御回路を更新することで、ジャイロトロンか
らの出力波のモジュレーションとプラズマ計測装置のタ
イミングを容易に同期させることにより、プラズマ計測
を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施の形態のジャイロトロン
制御装置のブロック構成図。

【図２】本発明に係る第２実施の形態のパルス運転モー
ドのタイムチャート。

【図３】本発明に係る第２実施の形態の連続運転モード
のタイムチャート。

【図４】本発明に係る第３実施の形態のパルスエージン
グ運転モードのタイムチャート。

【図５】本発明に係る第３実施の形態の連続エージング
運転モードのタイムチャート。

【図６】ジャイロトロンの概略構成図。

【図７】従来のジャイロトロン制御装置のブロック構成
図。

【符号の説明】

１…ジャイロトロン、２…真空容器、３…カソード電
極、３ａ…ヒータ、４…アノード電極、５…電子銃部、
６，７，12…絶縁スペーサ、８…ボディ部、９…空胴共
振器、10…モード変換器、11…ミラー、13…可動ミラ
ー、14…出力窓、15…コレクタ部、16…第１超電導磁
石、17…第２超電導磁石、18…断熱真空容器、19…第１
電源、20…第１抵抗、21…第２抵抗、22…第２電源、23
…ヒータ電源、24，28…制御回路、25…アノード電源、
26…ボディ電源、27…コレクタ電源、29…マスターパル
ス（内部同期）、30…繰り返し時間（Ｔｃ）、31…入射
開始信号、32…入射終了信号、33…サイリスタ変換装置
ＯＮ遅れ時間（Ｔｔｈ）、34…コレクタ電源（ＧＴＯ）
ＯＮ遅れ時間（Ｔｇ）、35…ボディ電源インバータＯＮ
遅れ時間（Ｔｂ）、36…アノード電源インバータＯＮ遅
れ時間（Ｔａ）、37…アノード電源出力幅（Ｔｐ）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波発振部とコレクタ部間に電子ビー
   ムを減速する電圧を印加してコレクタ部の熱負荷を下げ
   ると同時に電子ビームのエネルギーを電源部に回収して
   総合効率を上げるジャイロトロン制御装置において、コ
   レクタ電源とボディ電源及びアノード電源さらにヒータ
   電源を各々独立して設けると共に、これらの電源を制御
   する制御回路にジャイロトロンの運転モードを備えたこ
   とを特徴とするジャイロトロン制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御回路に備えたジャイロトロンの
   運転モードが、パルス運転モード及び連続運転モードで
   あることを特徴とする請求項１記載のジャイロトロン制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記制御回路に備えたジャイロトロンの
   運転モードが、パルスエージング運転モード及び連続エ
   ージング運転モードであることを特徴とする請求項１記
   載のジャイロトロン制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御回路において、ボディ電源をア
   ノード電源よりも早期に立ち上げる制御をすることを特
   徴とする請求項１記載のジャイロトロン制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御回路に備えたジャイロトロンの
   パルス運転モードにおいて、コレクタ電源を連続運転と
   することを特徴とする請求項１記載のジャイロトロン制
   御装置。
6. 【請求項６】 前記制御回路に備えたジャイロトロンの
   パルス運転モードにおいて、コレクタ電圧をボディ電源
   及びアノード電源が停止されてジャイロトロン内の電子
   ビームが消滅した後に停止することを特徴とする請求項
   １記載のジャイロトロン制御装置。