Ein 2 MW, CW 170 GHz Gyrotron mit koaxialen Resonator für ITER

- Stand der Entwicklung -

 

Bernhard Piosczyk

Forschungszentrum Karlsruhe (FZK), Association EURATOM-FZK,

Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe,

e-mail: bernhard.piosczyk@ihm.fzk.de

 

 

Ein koaxiales Gyrotron mit einer Ausgangs­leistung von 2 MW im Dauerstrich (CW) bei 170 GHz wird in einer Kooperation zwischen europäischen Forschungszentren  (FZK Karlsruhe, CRPP Lausanne und HUT Helsinki) und der Firma Thales Electron Devices (TED), Frankreich entwickelt. Ein erster industrieller Prototyp befindet sich in Fertigung und soll im Sommer dieses Jahres ausgeliefert werden. Zum Testen des Gyrotrons wird bei CRPP / Lausanne ein geeigneter Teststand aufgebaut. Der Entwurf und die Spezifikationen des koaxialen Gyrotrons beruhen auf Ergebnissen welche im Forschungszentrum in den letzten Jahren erzielt wurden.

Um den Entwurf kritischer Gyrotronkomponenten (Elektronenkanone, Resonator und HF-Auskopplungs­system) unter relevanten Bedingungen zu überprüfen, wurde im FZK ein experimentelles 170 GHz koaxiales Gyrotron im Kurzpuls (£ 5ms) aufgebaut und wird betrieben. Die Betriebsmode (TE34,19) und die Geometrie des Resonators sowie die Geometrie des quasi-optischen (q.o.) HF-Auskopplungssystems sind gleich wie für das Prototypgyrotron vorgesehen, während die Elektronenkanone sehr ähnlich ist.

Im Vortrag wird zuerst kurz die Funktionsweise eines Gyrotrons erklärt und der Aufbau vorgestellt und ein Vergleich zwischen konventionellen und koaxialen Gyrotrons wird gemacht. Danach wird das Betriebsverhalten des Gyrotrons (z.B. parasitäre niederfrequente Schwingungen, HV Begrenzungen durch Penningentladung, ...) beschrieben und diskutiert und ein Überblick über Ergebnisse mit dem experimentellen 170 GHz wird gegeben. Zum Schluß wird der Status der Entwicklungsarbeiten am ersten industriellen Prototyps beschrieben.