We consider an implementation of the novel accelerator-based fusion reactor scheme using a setup in which ion and electron beams are injected into the end openings of an axisymmetric magnetic mirror. While the magnetic mirror ensures transverse confinement of the plasma, the injected beams contribute to axial confinement, thereby extending the overall plasma lifetime. The ion beam energy is initially set above the resonance region of the fusion reactions, allowing fusion to occur both via resonance and thermal mechanisms as the beam slows down to the plasma temperature. Beam energy loss (stopping power) contributes to plasma heating, offsetting radiative losses and sustaining the temperature. The thermalized beam accumulates over the plasma lifetime, with its density growing algebraically, leading to an average fusion power that increases with the confinement time. We consider a gas dynamic trap mirror, which is stable against magnetic flute instabilities, as a potential confinement system. A feasibility study is carried out for the fusion reactions , and , based on energy considerations. In these reactions, the charged fusion products have energies higher than the incoming beam ions and can escape through the end mirrors, allowing for direct conversion to electricity. Given the plasma density, temperature, magnetic field, beam current, and beam energy, we perform a baseline calculation to estimate the stopping power, radiation losses, plasma heating time, and average fusion power, in order to determine the confinement time required for the feasibility of such reactors.
我々は、軸対称磁気ミラーの端部開口部にイオンおよび電子ビームを注入する構成を用いた、新しい加速器ベース核融合炉方式の実装を考察する。磁気ミラーはプラズマの横方向閉じ込めを保証する一方、注入されたビームは軸方向閉じ込めに寄与し、それによって全体的なプラズマ寿命を延ばす。イオンビームエネルギーは当初、核融合反応の共鳴領域より高く設定され、ビームがプラズマ温度まで減速するにつれて、共鳴機構と熱機構の両方によって核融合が起こることを可能にする。ビームエネルギー損失（阻止能）はプラズマ加熱に寄与し、放射損失を相殺して温度を維持する。熱化したビームはプラズマ寿命にわたって蓄積し、その密度は代数的に増大し、閉じ込め時間とともに増加する平均核融合出力をもたらす。我々は、磁気フルート不安定性に対して安定であるガス動的トラップミラーを、潜在的な閉じ込めシステムとして考える。エネルギー的考察に基づき、核融合反応 , および , について実現可能性調査を実施する。これらの反応では、荷電核融合生成物は入射ビームイオンよりも高いエネルギーを持ち、端部ミラーを通って脱出できるため、電気への直接変換が可能になる。プラズマ密度、温度、磁場、ビーム電流、およびビームエネルギーを与えられたとき、我々は阻止能、放射損失、プラズマ加熱時間、および平均核融合出力を推定するためのベースライン計算を実行し、そのような炉の実現可能性に必要な閉じ込め時間を決定する。