Many difficult technological problems encountered in fusion reactors could probably be solved if D-3He fuel would be used instead of D-T fuel. The paper examines the burn characteristics for inertial confinement fuel pellets, i.e. for pure D-3He fuel pellets and for D-3 ignitor/D-3He fuel pellets, using a hydrodynamics code modified to include neutron transport and charged particle transport. The results indicate that it is difficult to ignite pure D-3He fuel pellets with a reasonable driver energy. However, the ignition conditions can be relaxed by using D-T fuel as ignitor. It is found that a fuel gain of ∼480 can be obtained with D-T/D-3He pellets having a spark temperature of 5 keV, a D-T ignitor ρR value of 3.0 g/cm2 and a total fuel ρR value of 15.5 g/cm2. When the density of these pellets is assumed to be 10 000 times the liquid density, the internal energy of the configuration at ignition is ∼1.2 MJ, which is still more severe than that in the case of D-T fuel. It is also shown that the transport of 14.7 MeV protons produced by the D-3He reaction plays a significant role in determining the burn characteristics of the pellets. Nuclear elastic scattering (NES) of 14.7 MeV protons enhances the ion heating, leading to a fuel gain which is higher by about 20% than that in the case without NES. The effect of nuclear spin polarization is also examined for an ideally polarized fuel pellet. It is found that the burn characteristics are improved and that the required driver energy is possibly decreased.
核融合炉で遭遇する多くの困難な技術的問題は、D-T燃料の代わりにD-3He燃料を使用すればおそらく解決できるであろう。本論文では、中性子輸送と荷電粒子輸送を含むように修正した流体力学コードを用いて、慣性閉じ込め燃料ペレット、すなわち純D-3He燃料ペレットとD-T点火器/D-3He燃料ペレットの燃焼特性を検討する。結果は、合理的なドライバーエネルギーで純D-3He燃料ペレットを点火することは困難であることを示している。しかしながら、点火条件はD-T燃料を点火器として使用することにより緩和することができる。スパーク温度5 keV、D-T点火器のρR値3.0 g/cm²、全燃料ρR値15.5 g/cm²を有するD-T/D-3Heペレットで、燃料利得約480が得られることが見出された。これらのペレットの密度が液体密度の10,000倍であると仮定すると、点火時の構成の内部エネルギーは約1.2 MJであり、これはD-T燃料の場合よりも依然として厳しい条件である。また、D-3He反応によって生成される14.7 MeV陽子の輸送が、ペレットの燃焼特性を決定する上で重要な役割を果たすことも示されている。14.7 MeV陽子の核弾性散乱（NES）はイオン加熱を増強し、NESがない場合よりも約20%高い燃料利得をもたらす。核スピン偏極の効果も、理想的な偏極燃料ペレットについて検討されている。燃焼特性が改善され、必要なドライバーエネルギーがおそらく減少することが見出された。