QST在ITER现场完成首台回旋管170吉赫兹微波输出测试

日本量子科学技术研究开发机构 (QST) 7月31日宣布，其在法国南部国际热核聚变实验堆 (ITER) 现场完成首台回旋管系统集成与运行测试，并成功产生170吉赫兹微波输出。该系统用于ITER等离子体产生和加热，是ITER迈向2034年启动运行计划的重要设备之一。

此次测试的核心设备为高功率微波源回旋管。回旋管运行需要电源、超导线圈、冷却系统等外围设备协同工作。QST此前在日本那珂聚变科学技术研究所的回旋管测试设施完成8套ITER回旋管系统的性能测试，并将回旋管、超导线圈、准光学匹配单元等组件运至ITER现场。过去三年，QST在现场推进系统安装、调试和运行准备工作。

在本次1号回旋管现场测试中，技术人员需将重约1吨、高1.1米、直径1.4米的超导线圈与回旋管进行精密对准，使超导线圈磁场中心轴与回旋管中心轴的偏差控制在1毫米以内。随后，团队对欧方采购的主电源以及QST采购的阳极电源、本体电源等电极电源进行精确调试，确保多个可输出数十千伏高压的电源系统稳定运行。

回旋管工作时，电子枪发射的电子在约75千伏高压下沿磁力线加速，并在谐振腔内激发旋转电场，从而产生170吉赫兹微波。由于设备运抵ITER现场后存放了一段时间，回旋管内壁可能吸附气体，QST现场人员先指导开展加热器老化处理，以释放吸附气体，再进入高电压束流引出测试。

测试初期，团队通过红外热像仪观测微波加热方格纸后的热分布，发现波束图出现分裂，显示谐振腔内可能激发了170吉赫兹以外的竞争模式。随后，技术人员使用激光位移计重新测量超导线圈位置，并在QST指导下沿水平方向进行约1毫米量级的微调，最终获得正常模式波束图。频率测量结果显示，系统在170.135吉赫兹处获得强信号，确认回旋管以设计频率正常振荡。

为进一步提高性能，QST将回旋管与超导线圈中心轴的调整精度提升至0.1毫米级，完成本轮测试。下一步，QST计划建立从回旋管输出端至微波吸收装置“假负载”的传输系统，并开展现场验收测试，目标是在额定功率100万瓦条件下实现数百秒持续微波输出。其余7套回旋管系统也将按计划在QST牵头下陆续开展测试，用于支持ITER实现初始等离子体并进入研究运行阶段。