Траекторный анализ в коллекторе с многоступенчатой рекуперацией энергии для прототипа гиротрона DEMO. Часть I. Идеализированное распределение магнитного поля

Представлены результаты моделирования коллектора прототипа гиротрона, разрабатываемого для проекта DEMO. Выполнен траекторный анализ в коллекторе с 4-х ступенчатой рекуперацией остаточной энергии пучка, основанной на методе пространственной сепарации электронов в скрещенных азимутальном магнитном и аксиальном электрическом полях. В данной части исследований формирование азимутального магнитного поля осуществлялось с помощью проводника, расположенного на оси прибора. Исследование выполнено для отработанного электронного пучка с распределением частиц по компонентам скорости и координаты, приближенным к полученным в экспериментах с мощными гиротронами. В результате оптимизации геометрии и потенциалов секций коллектора достигнут полный КПД гиротрона более 80%, близкий к максимальному КПД при идеальной сепарации фракций электронного пучка с разной энергией. Полученные данные будут использованы для разработки тороидального соленоида, предназначенного для создания азимутального магнитного поля.