Development of semiconductor switches for high-power crowbar circuits
Creators
- 1. Japan Atomic Energy Agency, J-PARC Center, Tokai, Ibaraki (Japan)
Description
Many ignitrons are used in the clover device of the klystron power supply for RF acceleration in the J-PARC LINAC. However, these ignitrons contain mercury, of which use is restricted worldwide, and their production is expected to be discontinued in the future. Therefore, we designed a semiconductor clover switch for short-circuit protection of klystron using MOS gate thyristors. We have manufactured an oval-type board module that realizes an operating output of 3 kV, 40 kA, and 50 µs per board. For the control power supply to each board module assuming a high voltage of 120 kV, we adopted a self-power supply method that creates a control power supply with a high-voltage DCDC converter from the voltage shared and charged by each board module. It was possible to confirm the operating performance on a 1/2 scale (60 kV, 40 kA) against the voltage of the existing equipment (120 kV, 40 kA) by connecting twenty oval board modules in series. The output test result will be reported. (author)
Availability note (English)
Available from https://www.pasj.jp/web_publish/pasj2022/proceedings/PDF/TUP0/TUP038.pdfAbstract (Japanese)
J-PARCでは、直線型加速器の加速用高周波を増幅する真空管型高周波増幅器(クライストロン)電源の短絡保護装置(クローバー装置)に水銀整流器(イグナイトロン)を用いている。イグナイトロンは、世界的に使用が制限されている水銀を使用しており、将来的に製造中止が見込まれる。そこで、大電力半導体素子(MOSゲートサイリスタ)を用いたクライストロン短絡保護用の半導体クローバー装置を開発している。基板1枚当たり、3kV,40kA,50usの動作出力を実現するオーバル型基板モジュールを製作した。120kVの高電圧を想定した各基板モジュールへの制御電源供給は、基板ごとに高圧トランスが必要となり、トランスの設置場所や部分放電(コロナ放電)を考慮する必要がある。本機器では、高圧トランスを用いず、各基板モジュール1枚に分担充電される電圧(3kV)から高圧DCDCコンバータで制御電源を作り出す自己給電方式を採用した。この基板モジュール20枚を20直列で接続し、既設機器(120kV,40kA)の電圧に対して1/2スケール(60kV,40kA)での動作性能を確認することができた。その出力試験結果について報告する。(著者)Additional details
Additional titles
- Original title (Japanese)
- 大電力クローバー回路用半導体スイッチ
Identifiers
Publishing Information
- Imprint Title
- Proceedings of the 19th annual meeting of Particle Accelerator Society of Japan
- Imprint Pagination
- [1163 p.]
- Journal Page Range
- p. 395-399
Conference
- Title
- 19. annual meeting of Particle Accelerator Society of Japan. Online-held
- Acronym
- PASJ2022
- Dates
- 18-21 Oct 2022
- Place
- Japan (Japan)
INIS
- Country of Publication
- Japan
- Country of Input or Organization
- Japan
- INIS RN
- 54073508
- Subject category
- S43: PARTICLE ACCELERATORS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference, Non-conventional Literature
- Descriptors DEI
- CAPACITORS; CORONA DISCHARGES; DC TO DC CONVERTERS; ELECTRIC CHARGES; ELECTRIC CURRENTS; ELECTRICAL FAULTS; J-PARC LINAC; KLYSTRONS; POWER SUPPLIES; RF SYSTEMS; SEMICONDUCTOR SWITCHES; THYRISTORS
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; CURRENTS; ELECTRIC DISCHARGES; ELECTRICAL EQUIPMENT; ELECTRON TUBES; ELECTRONIC EQUIPMENT; EQUIPMENT; LINEAR ACCELERATORS; MICROWAVE EQUIPMENT; MICROWAVE TUBES; SEMICONDUCTOR DEVICES; SWITCHES
Optional Information
- Notes
- 9 refs., 16 figs., 2 tabs. Imprint:This symposium was held online