보고서 정보
주관연구기관 |
포항공과대학교 산학협력단 Pohang University of Science and Technology |
보고서유형 | 2단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-05 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201400028268 |
과제고유번호 |
1345201100 |
사업명 |
대학중심핵융합기초연구및인력양성지원사업 |
DB 구축일자 |
2014-11-22
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키워드 |
전자 공명 가열.마이크로웨이브 가열.전류구동.자이로트론.클라이스트론.ECH.LHCD.Microwave Heating.Current Drive.Gyrotron.Klystron.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400028268 |
초록
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본 과제는 KSTAR 고성능 운전모드를 위한 ECCD 및 LHCD 마이크로웨이브 가열장치 안테나 (Launcher)를 개발하여 플라즈마 국소 가열 및 전류구동 프로파일 제어에 관한 실험 연구를 수행.
(1) 1단계에서는 170 GHz, 1 MW, 10 초 운전사양의 안테나를 미국 PPPL 연구소와 공동 개발하여 KSTAR 설치, 2011년 KSTAR 캠페인에 최대 0.7 MW, 10 초의 마이크로웨이브를 KSTAR 토카막에 성공적으로 입사.
(2) 2단계에서 170 GHz ECH 안테나의 1 MW, 20 초 이상의 운전
본 과제는 KSTAR 고성능 운전모드를 위한 ECCD 및 LHCD 마이크로웨이브 가열장치 안테나 (Launcher)를 개발하여 플라즈마 국소 가열 및 전류구동 프로파일 제어에 관한 실험 연구를 수행.
(1) 1단계에서는 170 GHz, 1 MW, 10 초 운전사양의 안테나를 미국 PPPL 연구소와 공동 개발하여 KSTAR 설치, 2011년 KSTAR 캠페인에 최대 0.7 MW, 10 초의 마이크로웨이브를 KSTAR 토카막에 성공적으로 입사.
(2) 2단계에서 170 GHz ECH 안테나의 1 MW, 20 초 이상의 운전 성능을 위하여 water-cooled focusing mirror와 열전도 및 냉각 효율이 개선된 steering mirror로 교체하여 장시간 운전이 가능한 안테나 시스템으로 성능 업그레이드를 완료.
(3) 1단계 LHCD 분야는 초기 LHCD 시스템 (0.5 MW, 2 s)의 핵심 부분인 LH 안테나의 설계, LH 안테나용 4-way splitter 시작품 제작 및 저출력 시험, 미국 MIT에 KSTAR LH coupler 제작 기술 지원을 수행하고 초기 LHCD 시스템 운전에 필요한 클라이스트론 RF 제어기 개발, LHCD 원격 제어 및 데이터 저장 시스템 개발, 고출력 RF 부품 지원과 LHCD 실험 연구 분석을 위한 미국 MIT와 모델링 및 공동 실험 연구를 수행하였다.
(4) 2단계 연구를 통해 LHCD 안테나의 RF 입사 성능 (반사 및 n//)의 업그레이드에 필요한 RF 측정 기술을 개발하고, 여러 L-/H-mode 조건에서의 5-GHz LH 의 전파 특성 및 전류구동 효율을 미국 MIT와 공동 수행하여 KSTAR 5-GHz LHCD 운전영역에 대한 조사.
(5) 프랑스 CEA-IRFM 연구소로부터 전류구동 프로파일 측정 진단장치인 HXR 카메라를 대여하여 KSTAR 설치를 지원하고 ‘14년 캠페인 시 LHCD 전류구동 측정에 활용할 예정
Abstract
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In this research project, the development of microwave launchers for KSTAR ECH and LHCD has been carried-out for local heating and current-drive profile-control experiments aiming at the KSTAR high performance and advanced operation scenario in the future. In the first phase, a 170 GHz, 1 MW, 10 s a
In this research project, the development of microwave launchers for KSTAR ECH and LHCD has been carried-out for local heating and current-drive profile-control experiments aiming at the KSTAR high performance and advanced operation scenario in the future. In the first phase, a 170 GHz, 1 MW, 10 s antenna is developed in collaboration with PPPL, and it is installed KSTAR. During KSTAR 2011 campaign, maximum 0.7 MW, 10 seconds of microwave incident beam was successfully injected into the KSTAR tokamak. In second phase, 170GHz ECH antenna is upgraded to the capability of 1 MW, 20 seconds with the water-cooled fixed focusing mirror for the higher-power and longer-pulse operations. Also the passively cooled steerable mirror is improved by a new fabrication technology of Copper-based with Stainless steel inlaid.
In the field of LHCD, key components of the initial KSTAR LHCD system (0.5 MW, 2 s) has been developed such as the 5 GHz LH launcher with 4-way splitter type which has the same feature of MIT Alcator C-Mod, low-power RF system. The first prototype of 5 GHz LH launcher was developed with the support from MIT under the contract between POSTECH and MIT. We developed the klystron RF controller, control system and data acquisition system for the initial KSTAR LHCD system, and supported the RF components procurement. In the collaboration with MIT, MIT carried out the modeling study for KSTAR 5 GHz LHCD for various plasma conditions, such as the toroidal magnetic field, the density and temperature in L- and H-mode discharges, and launched n// values. In this study, the feasibility of 5 GHz LHCD in KSTAR is discussed in terms of the accessibility to the plasma core and the current drive efficiency. In the LHCD experiments, the profile measurement of LH wave deposition is very essential. Therefore, a loan agreement has been done with CEA-IRFM institute, France for the hard x-ray detector measuring the fast electron bremsstrahlung emission generated by LH wave. We are supporting the installation of the detector system whose commissioning is planned in 2014 KSTAR campaign.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 보고서 요약서 ... 3
- 요 약 문 ... 4
- S U M M A R Y ... 9
- C O N T E N T S ... 10
- 목 차 ... 15
- 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
- 1.1 연구 개발의 목적 및 필요성 ... 20
- 1.2 연구 개발의 내용 및 범위 ... 22
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 25
- 2.1 국내 연구개발 실적 ... 25
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
- 3.1 서 론 ... 26
- 3.2 연구내용 ... 27
- 3.3 170 GHz ECCD장치 연구 개발 결과 ... 30
- 3.4 5-GHz LHCD 안테나 개발 결과 ... 73
- 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 124
- (1) 연구개발의 최종목표 ... 124
- (2) 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 125
- (3) 계획대비 달성도(선정시 제시된 연구목표) ... 128
- (4) 위 연구목표(총연구기간)에서 중요도 순으로 4-5개 목표 추출 및 가중치 부여 ... 132
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 134
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 136
- 제 7 장 참고문헌 ... 137
- 부록 1. KSTAR ECH/CD 안테나 장치의 FDR (Final Design Review) 자료 ... 141
- 끝페이지 ... 178
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