В Институте прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН совместно с АО НПП «Гиком» создан прототип гиротрона мегаваттного уровня мощности на частоте 230 ГГц, предназначенного для электронно-циклотронного резонансного (ЭЦР) нагрева и управления током плазмы в перспективном российском токамаке с реакторными технологиями (ТРТ). На сегодняшний день системы ЭЦР нагрева являются неотъемлемой частью большинства термоядерных установок, а технологии производства гиротронов доведены до промышленного уровня. Реактор ТРТ, в отличие от большинства аналогичных установок, предполагается относительно компактным и использует высокое значение магнитного поля (8 Тл), поэтому для систем нагрева требуется новое поколение гиротронов с рабочими частотами примерно в полтора раза выше, чем, например, для ИТЭР.
Фото встроенного двунаправленного квазиоптического преобразователя гиротрона. Источник: пресс-служба ИПФ РАН
Важной особенностью испытанного прибора является встроенный квазиоптический преобразователь с двумя барьерными окнами. Эта особенность конструкции позволяет в дальнейшем осуществить захват частоты гиротрона внешним сигналом и повысить генерируемую мощность. В 2025 году в режиме свободной генерации (без подавления конкуренции мод внешним сигналом) экспериментально продемонстрирована мощность 1 МВт с КПД 29% при длительности импульса 100 микросекунд и частоте следования импульсов 10 Гц. Согласно расчетам, при использовании системы рекуперации остаточной энергии электронов, КПД прибора может быть повышен до 45–50%. В 2026 году планируется изготовить промышленный макет для проведения экспериментов в длинном (десятки секунд) импульсе.
Авторский коллектив: Г.Г. Денисов, А.Г. Литвак, М.Ю. Глявин, А.А. Ананичев, А.П. Фокин, А.Н. Куфтин, А.В. Чирков, Е.М. Тай, Е.А. Солуянова, М.В. Морозкин, В.Н. Мануилов, В.Е. Запевалов, А.С. Зуев, А.С. Седов (ИПФ РАН, АО НПП «Гиком»).
A.A. Ananichev, A.P. Fokin, A.N. Kuftin, V.N. Manuilov, L.G. Popov, A.V. Chirkov, E.M. Tai, M.V. Morozkin, M.Yu. Glyavin, G.G. Denisov. Experimental Study of a Short-Pulse Prototype Megawatt-Power 230-GHz Gyrotron for the TRT Tokamak. IEEE Electron Device Letters 46, 11, 2142-2144, 2025.
Источник информации и фото: пресс-служба ИПФ РАН
