Ведущие российские учёные из Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН в тесном сотрудничестве с АО НПП «Гиком» добились впечатляющего результата — создан уникальный прототип гиротрона мегаваттного уровня, работающего на частоте 230 ГГц. Новое устройство предназначено для высокоэффективного электронно-циклотронного резонансного нагрева и стабилизации тока плазмы в передовом токамаке с использованием реакторных технологий, который в ближайшем будущем станет основой отечественных и мировых исследований в области управляемого термоядерного синтеза.
Технологический рывок: преимущества нового гиротрона
Системы ЭЦР нагрева уже давно признаны ключевым элементом современных термоядерных установок. Примечательно, что отечественные технологии производства гиротронов сегодня достигли промышленного масштаба и могут выступать в роли технологических лидеров. Проектируемый токамак следующего поколения — реактор ТРТ — отличается компактностью и высоким магнитным полем (8 Тл). Это требует использования принципиально новых гиротронов с рабочими частотами, превышающими показатели большинства существующих установок, таких как международный проект ИТЭР, как минимум на полтора раза. Именно этот вызов побудил специалистов приступить к созданию прорывного устройства.
Отличительная особенность разработанного гиротрона — наличие интегрированного квазиоптического преобразователя, оснащённого двумя барьерными окнами. Подобное конструкторское решение открывает перспективы для дальнейшего увеличения мощности излучения и реализации захвата частоты устройства внешним сигналом. Всё это способствует существенному расширению сфер применения и повышению надёжности работы системы в целом.
Экспериментальные достижения и перспективы развития
Проведённые в 2025 году эксперименты подтвердили высокую эффективность и технологическую уникальность гиротрона. В частности, при работе в режиме свободной генерации, при котором не осуществляется подавление конкурирующих мод внешним сигналом, устройство достигло впечатляющих показателей: мощность излучения составила 1 МВт при длительности единичного импульса 100 микросекунд и частоте серии импульсов 10 Гц. При этом КПД конструкции достиг 29%.
Важным этапом в развитии технологии станет внедрение системы рекуперации остаточной энергии электронов. По наиболее реалистичным расчётам, эта модернизация позволит повысить КПД гиротрона до 45–50%. Такие показатели превзойдут все существующие аналоги, что гарантирует преимущество российской разработки на мировом рынке высокочастотных источников энергии для термоядерных систем. Уже в 2026 году специалисты запланировали выпуск полномасштабного промышленного макета устройства. Это позволит приступить к расширенным лабораторным испытаниям с длительностью импульса уже в десятки секунд, что откроет новые горизонты для промышленного использования инновационного гиротрона.
Значение для термоядерных исследований и международного научного сотрудничества
Фундаментальные достижения коллектива исследователей обеспечивают не только технологическую независимость России в стратегически важной области, но и вносят значительный вклад в развитие направлений управляемой термоядерной энергетики во всем мире. Подобные разработки способствуют созданию прочной научной базы для практической реализации промышленного термоядерного синтеза, обеспечивающего экологически чистую и практически неограниченную энергию для будущих поколений.
Разработка команды специалистов под руководством известных научных лидеров — Г.Г. Денисова и А.Г. Литвака — ведёт к укреплению статуса страны как мирового лидера в области плазменных и вакуумных технологий. Инновационный гиротрон станет важнейшей частью системы ЭЦР-обогрева и управления плазмой, обеспечивая стабильную и эффективную работу токамака нового поколения.
Команда лидеров и будущее проектов
Над проектом слаженно работали видные специалисты: 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. Слаженная командная работа, инновационный подход к решению сложных научно-инженерных задач и неустанное стремление к высоким технологиям обеспечили успешную реализацию столь крупного и значимого научного проекта.
Совместные усилия ИПФ РАН и АО НПП «Гиком» являются наглядным примером эффективной интеграции науки и промышленности. В ближайшие годы планируется дальнейшее развитие линейки гиротронов с ещё более высокими характеристиками, что открывает перед российскими учёными большие возможности для участия в крупнейших международных термоядерных программах и реализации принципиально новых научных исследований в области плазмы и управляемого синтеза.
Источник информации и фото: пресс-служба ИПФ РАН
Источник: scientificrussia.ru
