Гиротрон с мощностью 640 кВт в импульсах до 300 секунд
При разработке мегаваттного непрерывного 170 ГГц гиротрона для ИТЭР сделан существенный шаг в достижении требуемых параметров (1 МВт/1000 сек.): получена мощность 640 кВт в импульсах до 300 секунд при ограничении параметров источником питания.
Аннотация:
Системы электронно-циклотронных волн плазменных установок УТС базируются на гиротронах – мощных источниках СВЧ излучения диапазона миллиметровых длин волн. Для использования в будущей установке ИТЭР требуются гиротроны, работающие на частоте 170 ГГц с мощностью 1 МВт в импульсах порядка 1000 секунд. Разработка таких гиротронов в России ведется в кооперации трех организаций: Института прикладной физики РАН, НПП «ГИКОМ», ИЯС РНЦ «Курчатовский институт» уже в течение 10 лет.
Для обеспечения требуемой большой мощности электронно-оптическая и электродинамическая системы гиротрона должны быть достаточно большими и существенно (в десятки раз) превышать длину волны. В частности, гиротрон для ИТЕР работает на очень высокой моде сверхразмерного цилиндрического резонатора TE25.10, что позволяет эффективно охлаждать стенки резонатора. Использование таких многомодовых систем подразумевает решение комплекса сложных научных задач, которые успешно решаются в ИПФ РАН. Среди таких задач стоит отметить проблему селективного возбуждения одной выбранной моды резонатора и обеспечения одночастотной генерации гиротрона с достаточно высоким КПД, а также задачу преобразование рабочей моды со сложной пространственной структурой в параксиальный волновой (Гауссов) волновой пучок.
Для вывода излучения из прибора используется окно из синтетического алмазного диска, изготовленного по CVD технологии. Для повышения КПД гиротрона в приборе применяется система рекуперации остаточной энергии электронного пучка на коллекторе, повышающая КПД прибора с 30–35% до 50%.
Авторы: А. Г. Литвак, Г. Г. Денисов, В. Е. Запевалов, А. Н. Куфтин, М. А. Моисеев, Н. А. Завольский, В. И. Малыгин (ИПФ РАН), а также ЗАО НПП «ГИКОМ» и ИЯС РНЦ «Курчатовский Институт».