В.Л. Бакунин – мл. науч. сотрудник, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород)

E-mail: knightrider7@yandex.ru

М.Ю. Глявин – зав. лабораторией, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: glyavin@appl.sci-nnov.ru

Ю.В. Новожилова – ст. науч. сотрудник, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: julia.novozhilova2009@yandex.ru

А.С. Седов – науч. сотрудник, Институт прикладной физики РАН (г. Н. Новгород) E-mail: anton-sedov@mail.ru

С помощью двух численных моделей исследованы возможности достижения генерации с высоким КПД для гиротрона мегаваттного уровня мощности с частотой генерации 250 ГГц, разрабатываемого для проекта DEMO. В приближении стационарной одномодовой модели с нефиксированной структурой поля и учетом разброса скоростей электронов показано, что при токе пучка около 20 А волновой КПД может достигать 40%. В приближении нестационарной многомодовой модели с фиксированной структурой поля показано, что одномодовая генерация с высоким КПД возможна в достаточно широком диапазоне расстроек циклотронной частоты, а также проведено исследование устойчивости этой генерации относительно возбуждения паразитных мод (в том числе мод обратного вращения) при различных вариантах зависимости напряжения и тока пучка от времени.

1. Ikeda R., Oda Y., Kobayashi T., Terakado M., Kajiwara K., Takahashi K., Moriyama S., Sakamoto K. Development of multifrequency gyrotron for ITER and DEMO at QST // 41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016) Copenhagen, Denmark. DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2016.7758384.
2. Jelonnek J., Aiello G., Alberti S., Avramidis K., Braunmueller F., Brushi A., Chelis J., Franck J., Franke T., Gantenbein G., Garavaglia S., Granucci G., Grossetti G., Illy S., Ioannidis Z.C., Jin J., Kalaria P., Latsas G.P., Pagonakis I.Gr., Rzesnicki T., Ruess S., Scherer T., Schmid M., Strauss D., C. Wu, Tigelis I., Thumm M., Tran M.Q. Design considerations for future DEMO gyrotrons: A review on related gyrotron activities within EUROfusion // Fusion Engineering and Design. 2017. V. 123. P. 241−246. DOI: 10.1016/j.fusengdes.2017.01.047.
3. Denisov G.G., Glyavin M.Y. Development of gyro-devices at IAP/GYCOM in the range from gigahertz to terahertz // 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2016) Copenhagen, Denmark. DOI: 10.1109/IRMMW-THz.2016.7758387.
4. Denisov G.G., Glyavin M.Yu., Fokin A.P., Kuftin A.N., Tsvetkov A.I., Sedov A.S., Soluyanova E.A., Bakulin M.V., Sokolov E.V., Tai E.M., Morozkin M.V., Proyavin M.D., Zapevalov V.E. First experimental tests of powerful 250 GHz gyrotron for future fusion research and CTS diagnostics // Rev. Sci. Instr. (2018, accepted).
5. Moiseev M.A., Nemirovskaya L.L., Zapevalov V.E., Zavol’sky N.A. Numerical Simulation of Mode Interaction in 170 GHz/1 MW Gyrotron for ITER // Int. Journal of Infrared & Millimeter Waves. 1997. V. 18. № 11. P. 2117-2128. DOI: 10.1007/BF02678254.
6. Zavol’sky N.A., Zapevalov V.E., Moiseev M.A., Nemirovskaya L.L. Possibilities for Optimizing the Cavity of a High-Power Continuous-Wave Gyrotron // Radiophysics & Quantum Electronics. 2004. V. 47. № 8. P. 603−614. DOI: 10.1023/B:RAQE.0000049558.36460.24.
7. Zavolsky N.A., Zapevalov V.E., Moiseev M.A. Efficiency Enhancement of the Relativistic Gyrotron // Radiophysics & Quantum Electronics. 2001. V. 44. № 4. P. 318−325. DOI: 10.1023/A:1010422204317.
8. Bakunin V.L., Denisov G.G., Novozhilova Yu. V. Zones of Frequency Locking by an External Signal in a Multimode Gyrotron of a Megawatt Power Level // Radiophysics and Quantum Electronics. 2016. V. 58. № 12. P. 893−904. DOI:10.1007/s11141-016-9663-0.
9. Glyavin M.Yu., Zapevalov V.E., Kuftin A.N. Mode competition in nonstationary regimes of high-power gyrotrons // Radiophysics and Quantum Electronics. 1998. V. 41. № 6. P. 542−548 DOI: 10.1007/BF02676688.
10. Запевалов В.Е., Кейер А.П., Мясников В.Е., Малыгин С.А., Флягин В.А. Разработка сверхмощных гиротронов в диапазоне частот 140 ГГц // Электронная промышленность. 1991. Т. 6. С. 171.
11. Нусинович Г.С., Запевалов В.Е. Автомодуляционная неустойчивость излучения гиротронов // Радиотехника и электроника. 1985. Т. 30. № 3. С. 563.
12. Глявин М.Ю., Нусинович Г.С. Устойчивость одномодовых колебаний в гиротроне с синхронным взаимодействием мод // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 3. С. 512-520.