A CD shell was preimploded by two counter-propagating green beams from the GEKKO laser system GXII (based at the Institute of Laser Engineering, Osaka University), forming a dense core. The core was predominantly heated by energetic ions driven by the laser for fast-ignition-fusion experiment, an extremely energetic ultrashort pulse laser, that is illuminated perpendicularly to the GXII axis. Consequently, we observed the D(d, n)3 He-reacted neutrons (DD beam-fusion neutrons) at a yield of n sr. The beam-fusion neutrons verified that the ions directly collided with the core plasma. Whereas the hot electrons heated the whole core volume, the energetic ions deposited their energies locally in the core. As evidenced in the spectrum, the process simultaneously excited thermal neutrons with a yield of n sr, raising the local core temperature from 0.8 to 1.8 keV. The shell-implosion dynamics (including the beam fusion and thermal fusion initiated by fast deuterons and carbon ions) can be explained by the one-dimensional hydrocode STAR 1D. Meanwhile, the core heating due to resistive processes driven by hot electrons, and also the generation of fast ions were well-predicted by the two-dimensional collisional particle-in-cell code. Together with hot electrons, the ion contribution to fast ignition is indispensable for realizing high-gain fusion. By virtue of its core heating and ignition, the proposed scheme can potentially achieve high-gain fusion.
CDシェルは、大阪大学レーザー工学研究所に設置されたGEKKOレーザーシステムGXIIからの対向伝播する2本のグリーンビームによって予備爆縮され、高密度コアを形成した。コアは、GXII軸に垂直に照射される極めて高エネルギーの超短パルスレーザーである高速点火核融合実験用レーザーによって駆動される高エネルギーイオンによって主に加熱された。その結果、我々はD(d, n)3 He反応中性子（DDビーム核融合中性子）を、収量 n sr で観測した。ビーム核融合中性子は、イオンがコアプラズマと直接衝突したことを検証した。高温電子がコア全体の体積を加熱したのに対し、高エネルギーイオンはコア内の局所的にエネルギーを堆積した。スペクトルで実証されたように、この過程は同時に熱中性子を収量 n sr で励起し、コアの局所温度を0.8 keVから1.8 keVに上昇させた。シェル爆縮ダイナミクス（高速重陽子と炭素イオンによって開始されるビーム核融合および熱核融合を含む）は、一次元流体コードSTAR 1Dによって説明できる。一方、高温電子によって駆動される抵抗性過程によるコア加熱、および高速イオンの生成は、二次元衝突粒子インセルコードによってよく予測された。高温電子とともに、高速点火に対するイオンの寄与は、高利得核融合を実現するために不可欠である。そのコア加熱と点火により、提案された方式は高利得核融合を達成できる可能性がある。