大電力クライストロンの開発(3); クライストロンNo.2の開発

Development of High Power Klystron (3); Development of Klystron N0.2

平野 耕一郎  ; 中山 元林; 佐藤 勇

Hirano, Koichiro; not registered; Sato, Isamu

開発中の大電流CW電子線形加速器では、10MeVの電子線を加速するために周波数1.249135 (GHz)、強度1.2(MW)、出力効率65%の大電力RF(RadioFrequency:高周波)を連続波(以下、「CW」と言う。)で発生させることが必要とされている。これまで、1.7MWの耐電力を有するロング窓を開発し、試作クライストロンの耐電力の低い窓と交換する改造(以下、「改造クライストロン」と言う。)後、高周波出力試験を実施してビーム電圧85kV、出力効率47%で最大出力電力885kW(CW)が得られた。目標を達成させるためには出力電力の更なる高効率化が必要とされている。本報告書では、出力効率を高めるため、空洞の離調周波数、電子ビーム軌道及び高周波相互作用部の最適化を行ったクライストロンNo.2について、高周波出力試験を実施し、今後の大電力化に向けた設計方針の検討を行った。その結果、高周波出力試験(ビーム電圧80kV、カソード電流20.4A)において出力電力782kW、出力効率56.5%が得られ、出力効率を高めることができた。今後、これらの検討結果を踏まえて、クライストロンNo.3の製作に反映させる必要がある。

A high power klystron has been developed as the RF source of the high power CW electron linac (10Mev, 100mA, 1.249135GHz). CW power of 1.2MW and efficiencies over 65% at a beam voltage 85kV were the design goal. We developed a long pill-box type beryllia window (long pill-box window) withstood the RF power of 1.7MW(CW) and replaced the standard pill-box window of the prototype klystron with long pill-box window. The high power RF test was carried out with the converted klystron. This klystron has achieved CW RF power of 885kW and efficiency of 47% at beam voltage of 85kV. This paper describes key points of the designs to achieve the RF power over 1.2MW and results of the high power RF test of the second klystron, which has been optimized by simulation codes to improve better efficiency. The second klystron has achieved the maximum efficiency of 56.5% with CW output power of 782kW at a beam voltage of 80kV and cathode current of 20.4A in present. The third klystron will be manufactured to reflect results of this test.