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The US inertial confinement fusion (ICF) ignition programme and the inertial fusion energy (IFE) programme

J D Lindl, B A Hammel, B Grant Logan, David D Meyerhofer, S A Payne, John D Sethian2003年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

There has been rapid progress in inertial fusion in the past few years. This progress spans the construction of ignition facilities, a wide range of target concepts and the pursuit of integrated programmes to develop fusion energy using lasers, ion beams and z-pinches.Two ignition facilities are under construction, the national ignition facility (NIF) in the United States and the laser megajoule (LMJ) in France, and both projects are progressing towards an initial experimental capability. The laser integration line prototype beamline for LMJ and the first four beams of NIF will be available for experiments in 2003. The full 192 beam capability of NIF will be available in 2009 and ignition experiments are expected to begin shortly after that time.There is steady progress in target science and target fabrication in preparation for indirect-drive ignition experiments on NIF. Advanced target designs may lead to 5–10 times more yield than initial target designs. There has also been excellent progress on the science of ion beam and z-pinch-driven indirect-drive targets.Excellent progress on direct-drive targets has been obtained on the Omega laser at the University of Rochester. This includes improved performance of targets with a pulse shape predicted to result in reduced hydrodynamic instability. Rochester has also obtained encouraging results from initial cryogenic implosions.There is widespread interest in the science of fast ignition because of its potential for achieving higher target gain with lower driver energy and relaxed target fabrication requirements. Researchers from Osaka have achieved outstanding implosion and heating results from the Gekko XII Petawatt facility and implosions suitable for fast ignition have been tested on the Omega laser.A broad-based programme to develop lasers and ion beams for inertial fusion energy (IFE) is under way with excellent progress in drivers, chambers, target fabrication and target injection. KrF and diode pumped solid-state lasers are being developed in conjunction with dry-wall chambers and direct-drive targets. Induction accelerators for heavy ions are being developed in conjunction with thick-liquid protected wall chambers and indirect-drive targets.

日本語訳

ここ数年、慣性核融合は急速な進展を遂げている。この進展は、点火施設の建設、多様なターゲット概念、そしてレーザー、イオンビーム、Zピンチを用いた核融合エネルギーの統合的開発プログラムの追求に及んでいる。現在、2つの点火施設が建設中であり、米国の国立点火施設(NIF)とフランスのレーザー・メガジュール(LMJ)であるが、両プロジェクトとも初期実験能力の獲得に向けて進展している。LMJのレーザー統合ライン試作ビームラインとNIFの最初の4ビームは、2003年に実験に供される予定である。NIFの全192ビームの能力は2009年に利用可能となり、点火実験はその直後に開始される見込みである。NIFにおける間接駆動点火実験に備え、ターゲット科学とターゲット製造の分野では着実な進展が見られている。高度なターゲット設計により、初期ターゲット設計と比較して5〜10倍の収量が達成される可能性がある。また、イオンビームおよびZピンチ駆動の間接駆動ターゲットの科学においても優れた進展があった。直接駆動ターゲットに関しては、ロチェスター大学のオメガ装置において優れた成果が得られている。これには、流体力学的不安定性の低減が予測されるパルス形状を用いたターゲット性能の向上が含まれる。さらに、ロチェスター大学では初期の極低温爆縮実験から有望な結果も得られている。高速点火の科学は、より低いドライバーエネルギーで高いターゲット利得を達成できる可能性と、ターゲット製造要件の緩和により、広く関心を集めている。大阪大学の研究者らは、激光XII号ペタワット施設において優れた爆縮・加熱結果を達成しており、高速点火に適した爆縮はオメガレーザーでも試験されている。慣性核融合エネルギー(IFE)のためのレーザーとイオンビームを開発する広範なプログラムが進行中であり、ドライバー、チャンバー、ターゲット製造、ターゲット入射の各分野で優れた進展が見られている。KrFおよびダイオード励起固体レーザーは、乾式壁チャンバーおよび直接駆動ターゲットと組み合わせて開発されている。重イオン用の誘導加速器は、厚液保護壁チャンバーおよび間接駆動ターゲットと組み合わせて開発されている。

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Inertial confinement fusionIgnitionInertial Fusion Energy
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