초록 ▼

KSTAR 운전 영역 확대를 위한 ECH의 전이온화 및 초기 시동, 고성능 정상 운전을 위한 국소 가열 및 전류구동을 통한 불안정성 모드 제어를 위해서는 110GHz 및 170GHz ECH/ECCD 시스템 개발이 필요하며 이에 해당되는 Gyrotron 시스템을 국제협력을 통하여 무상 대여하여 운전시스템을 구축하고자 한다. 110GHz Gyrotron은 미국 GA의 DIII-D 토카막 장치에서 운영중인 GYCOM사의 Gyrotron 1대를 2009년에 무상 대여하여 Gyrotron 운전에 필요한 운전 장비, 전원 및 인프라, 주요 마

KSTAR 운전 영역 확대를 위한 ECH의 전이온화 및 초기 시동, 고성능 정상 운전을 위한 국소 가열 및 전류구동을 통한 불안정성 모드 제어를 위해서는 110GHz 및 170GHz ECH/ECCD 시스템 개발이 필요하며 이에 해당되는 Gyrotron 시스템을 국제협력을 통하여 무상 대여하여 운전시스템을 구축하고자 한다. 110GHz Gyrotron은 미국 GA의 DIII-D 토카막 장치에서 운영중인 GYCOM사의 Gyrotron 1대를 2009년에 무상 대여하여 Gyrotron 운전에 필요한 운전 장비, 전원 및 인프라, 주요 마이크로웨이브 전송선 콤포넌트를 확보하여 110GHz ECH 전이온화 및 초기 시동시스템에 활용할 예정
이며, 170GHz Gyrotron은 일본 JAEA 연구소에서 개발 중인 ITER pre-prototype인 170GHz, 1MW (CW) Gyrotron을 2010년에 무상 대여하여 170GHz, 1MW (300s) Gyrotron 운전 시스템을 개발하도록 하여 2011년 KSTAR 1MW ECCD 가열 및 전류구동 시스템에 활용하고자 한다.

Abstract ▼

A 110 GHz gyrotron, which was made by GYCOM in Russia, was loaned including a matching optics unit (MOU) and a superconducting magnet from DIII-D in General Atomics (GA). The GYCOM gyrotron was installed at the KSTAR site quickly and successfully commissioned with an output power at the window, PRF

A 110 GHz gyrotron, which was made by GYCOM in Russia, was loaned including a matching optics unit (MOU) and a superconducting magnet from DIII-D in General Atomics (GA). The GYCOM gyrotron was installed at the KSTAR site quickly and successfully commissioned with an output power at the window, PRF ~ 400 kW for pulse length of 3 seconds which is estimated by the calorimetric power measurement at the terminal dummy load near the KSTAR tokamak and at the MOU, and by the theoretical calculation of transmission loss. In order to send the 110 GHz EC wave from gyrotron to the KSTAR tokamak, some essential modifications of the existing 84 GHz ECH system was necessary in the transmission line components, high voltage power supply, and utility system. The 110 GHz ECH system was very ssential for the plasma startup using the second harmonic EC resonance at the toroidal magnetic field of 2 T during KSTAR 2009 campaign. It was also very useful to help the current ramp-up and the extension of the plasma duration. A 170 GHz, 1 MW gyrotron by means of the Korea-Japan fusion collaboration
program will be loaned at Jan. 2011 for KSTAR 2011 campaign. 170 GHz, 1MW gyrotron, which was made by TOSHIBA in Japen, is designed with the CPD (Collector Potential Depression) and triode gun type. A single line diagram of three power supplies, a cathode, anode, and body power supply, to operate this gyrotron is decided. The cathode power with the nominal beam voltage and current of 60 kV and 55 A, respectively, is designed by a chopper type with high voltage and low voltage multiple IGBT devices in series. In order to protect the gyrotron, MOSFET switch system with an opening switch type is installed prior to the gyrotron. The anode power supply is operated by a tetrode tube for reduction of budget and simplicity of system. The body power supply consists of DC power supply and high voltage switching system and discharge switching circuit in order to reduce a long falling time occurred by internal capacitances of the gyrotron. This discharge switch is also applied to the anode
power supply.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• 목차 ... 8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 9
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 9
• 제 3 절 연구개발의 범위 및 내용 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제 1 절 국내 수준 ... 12
• 제 2 절 국외 수준 ... 12
• 제 3 절 현 기술 상태의 취약성 ... 13
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 14
• 제 1 절 110 GHz 자이로트론 시스템 무상대여 ... 14
• 1. 110 GHz 자이로트론 시스템 무상대여 결과 ... 14
• 2. 110 GHz 자이로트론 시스템 설치 ... 20
• 3. 110 GHz 자이로트론 시스템 시운전 ... 29
• 제 2 절 KSTAR 110 GHz ECH 시스템에 의한 전이온화 및 초기시동 ... 39
• 제 3 절 170 GHz 자이로트론 무상대여 ... 46
• 1. 대여 물품 목록 ... 46
• 2. 170 GHz 자이로트론 시스템 ... 46
• 3. 170 GHz 자이로트론 전원장치 ... 47
• 4. 기타 ... 49
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 53
• 제 1 절 당해연도 연구 목표 및 달성도 ... 53
• 제 2 절 기여도 ... 55
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 56
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 57
• 제 7 장 참고문헌 ... 58
• 연구개발 결과 활용계획서 ... 59
• 끝페이지 ... 64