Aneutronic fusion using commonly available fuel such as hydrogen and boron 11 (11B) is one of the most attractive potential energy sources. On the other hand, it requires 30 times higher temperature than deuterium–tritium fusion in a thermonuclear fusion reactor condition. Development of techniques to realize its potential for the experimental capability to produce proton-boron 11 (p-11B) fusion in the magnetically confined fusion device using neutral beam injection is desired. Here we report clear experimental exploration and measurements of p-11B fusion reactions supported by intense hydrogen beams and impurity powder dropper installed in the magnetic confinement plasma Large Helical Device. We measured a significant amount of fusion alpha particle emission using a custom designed alpha particle detector based on a passivated implanted planar silicon detector. Intense negative-ion-based hydrogen beam injectors created a large population of up to 160 keV energetic protons to react with the boron-injected plasma. The p-11B alpha particles having MeV energy were measured with the alpha particle detector which gave a fusion rate in a good agreement with the global p-11B alpha emission rate calculated based on classical confinement of energetic proton, using experimentally obtained plasma parameters.
水素とホウ素11（11B）のような一般的に入手可能な燃料を用いる非中性子核融合は、最も魅力的な潜在エネルギー源の一つである。一方で、熱核融合炉条件においては、重水素–トリチウム核融合よりも30倍高い温度を必要とする。磁気閉じ込め核融合装置において中性粒子ビーム入射を用いて陽子–ホウ素11（p-11B）核融合を生成する実験能力としてその可能性を実現するための技術開発が望まれている。ここでは、磁気閉じ込めプラズマ大型ヘリカル装置に設置された強力な水素ビームと不純物粉末投入器によって支援された p-11B 核融合反応の明確な実験的探査と測定を報告する。我々は、不動態化注入型平面シリコン検出器に基づく特注設計のアルファ粒子検出器を用いて、有意な量の核融合アルファ粒子放出を測定した。強力な負イオン源水素ビーム入射装置は、ホウ素入射プラズマと反応するための最大160 keVの高エネルギ陽子の大集団を生成した。MeVエネルギーの p-11B アルファ粒子はアルファ粒子検出器で測定され、実験的に得られたプラズマパラメータを用いて高エネルギ陽子の古典的閉じ込めに基づいて計算された大局的 p-11B アルファ放出率と良く一致する核融合率を与えた。