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»
