In order to improve the fusion energy gain (Q) of a gas dynamic trap (GDT)-based fusion neutron source, a method in which the neutral beam is obliquely injected at a higher magnetic field position rather than at the mid-plane of the GDT is proposed. This method is beneficial for confining a higher density of fast ions at the turning point in the zone with a higher magnetic field, as well as obtaining a higher mirror ratio by reducing the mid-plane field rather than increasing the mirror field. In this situation, collision scattering loss of fast ions with higher density will occur and change the confinement time, power balance and particle balance. Using an updated calculation model with high-field neutral beam injection for a GDT-based fusion neutron source conceptual design, we got four optimal design schemes for a GDT-based fusion neutron source in which Q was improved to two- to three-fold compared with a conventional design scheme and considering the limitation for avoiding plasma instabilities, especially the fire-hose instability. The distribution of fast ions could be optimized by building a proper magnetic field configuration with enough space for neutron shielding and by multi-beam neutral particle injection at different axial points.
ガス動的トラップ（GDT）に基づく核融合中性子源の核融合エネルギー利得（Q）を向上させるために、GDTの中央面ではなくより高い磁場位置で中性粒子ビームを斜め入射する方法が提案されている。この方法は、より高い磁場領域の転回点において高密度の高速イオンを閉じ込めることに有利であり、また中央面磁場を増加させるのではなく低減させることにより、より高いミラー比を得ることができる。この状況では、より高密度の高速イオンの衝突散乱損失が発生し、閉じ込め時間、出力バランス、粒子バランスが変化する。GDTに基づく核融合中性子源の概念設計のために高磁場入射を考慮した更新された計算モデルを用いて、従来の設計方式と比較してQが2〜3倍に向上したGDTベースの核融合中性子源の4つの最適設計案を得た。さらに、特にファイアホース不安定性などのプラズマ不安定性を回避するという制約を考慮した。中性子遮蔽のための十分な空間を確保できる適切な磁場配位を構築し、異なる軸方向位置での多ビーム中性粒子入射により、高速イオンの分布を最適化することができる。