Національний науковий центр
Харківський фізико-технічний інститут

головна ННЦ ХФТІ | english |
Науково-виробничий комплекс
Відновлювані джерела енергії та ресурсозберігаючі технології (НВК ВДЕРТ)

Основні механізми обмеження потужності та ККД коаксіальних гіротронів

В даний час коаксіальні гіротрони є одними з найбільш перспективних джерел мікрохвильового випромінювання, які можуть бути використані в сучасних та майбутніх установках керованого термоядерного синтезу (КТС). Дослідження властивостей та факторів, що впливають на потужність та ККД гіротрона, є актуальним завданням.

Резонатор поздовжньо неоднорідного хвилеводу Резонатор поздовжньо неоднорідного хвилеводу
Рисунок 1 – Резонатори поздовжньо неоднорідних хвилеводів

 На основі загальної теорії поздовжньо неоднорідних хвилеводів з імпедансними стінками були досліджені основні механізми обмеження потужності в коаксіальних гіротронах.

 Вперше отримана система нелінійних скорочених рівнянь гіротрона з самопогодженим та математично коректним врахуванням лінійної конверсії мод та омічних втрат у коаксіальному резонаторі.

 Показано, що лінійна конверсія робочої моди коаксіального гіротрона (TE34,19) у радіальні сателіти TE34,18 та TE34,20, а також омічні втрати в стінках коаксіального резонатора призводять до помітного зниження добротності робочої моди. При цьому частота та розподіл полів у резонаторі змінюються несуттєво.

 Лінійна конверсія мод та омічні втрати в стінках резонатора помітно впливають на сценарій конкуренції мод при запуску гіротрона, а також на вихідну потужність та ККД у стаціонарному режимі генерації. Ступінь цього впливу істотно залежить від параметрів електронного пучка і, перш за все, від пітч-фактора та прискорювальної напруги.

 При малих пітч-факторах α ≤ 1 та помірних значеннях прискорювальної напруги V ≤ 75 кВ) конверсія та омічне затухання мод призводять до зниження вихідної потужності та ККД генерації більш ніж на 20%. При певних значеннях зовнішнього магнітного поля це веде до передчасного зриву генерації, що якісно збігається з результатами експериментів.

 При великих значеннях напруги V ≥ 80 кВ та великих пітч-факторах α ≥ 1.2 ефекти конверсії та омічного затухання мод можуть призвести до збільшення вихідної потужності та ККД, а також до розширення області резонансної взаємодії моди з пучком. Слід зауважити, що ефекти збільшення потужності основної моди під впливом конкуруючих мод спостерігалися в гіротронах і раніше (так звана кооперація мод).

 Отримані результати можуть бути дуже корисними для концептуального дизайну нового покоління коаксіальних гіротронів для майбутнього проекту КТС — ДЕМО.
  2008- © НВК ВДЕРТ
| головна ННЦ ХФТІ | english | карта сайту | контакти |
НВК ВДЕРТ: Україна, 61108,
м.Харків, вул. Академічна, 1
Тел.: +38 (057) 335-64-47
Design : A.N. Odeychuk      thank to : u · com