AbstractThe charged-particle beams to be used for driving the targets in future heavy-ion inertial fusion reactors are strongly affected by space-charge forces. This is true for both the r.f. linear accelerator compressor ring scenario as well as for the induction accelerator system. The low current ( I≳ 1 A), long-pulse (about a millisecond) beams from several ion sources must be accelerated, merged and compressed longitudinally to achieve the peak power (about 20 kA or less; about 10 GeV or less; about 10 ns or less) required at the target. To achieve fuel ignition, the final beams must be focused to a small spot of only a few millimeters. This in turn requires careful control of the six-dimensional phase-space volume of the beams during the entire acceleration and final transport process. The major effects that can lead to increases in the transverse and longitudinal emittances will be reviewed, with particular emphasis on thermodynamic consideration. There has been significant progress in recent years on understanding the underlying beam physics. Some highlights of ongoing experimental and theoretical research at various laboratories will be presented.
将来の重イオン慣性核融合においてターゲットを駆動するための荷電粒子ビームは、空間電荷効果の影響を強く受ける。これは、高周波線形加速器と圧縮器の組み合わせによる方式でも、誘導加速器システムでも同様である。複数のイオン源からの低電流（I≳1 A）、長パルス（約1ミリ秒）のビームは、加速され、合流され、縦方向に圧縮されて、ターゲットにおいて要求されるピーク出力（約20 kA以下、約10 GeV以下、約10ナノ秒以下）を達成しなければならない。燃料点火を実現するには、最終ビームをわずか数ミリメートルの小さなスポットに集束させる必要がある。そのためには、加速および最終輸送の全過程を通じて、ビームの6次元位相空間体積を精密に制御することが要求される。横方向および縦方向のエミッタンス増大を引き起こす主要な要因について、熱力学的考察に特に重点を置きながら概説する。近年、基礎となるビーム物理の理解において顕著な進展が見られている。様々な研究所における進行中の実験的・理論的研究のハイライトを紹介する。