Significant broadening of the energy spectrum of the products of nuclear reactions occurs in fusion plasmas. We provide a method for calculating the shape of this production spectrum for arbitrary plasma distribution functions. The method is exact and can be used for both isotropic and anisotropic distributions. We derive expressions for Maxwellian (both stationary and moving with a bulk fluid velocity), bi-Maxwellian and beam–target plasmas. The neutron spectrum produced by the D + D → He3 + n reaction is studied as an example. It is shown that the neutron spectrum produced from a Maxwellian plasma becomes asymmetric at high plasma temperatures with a long high-energy tail. The effect of bulk fluid velocity on the neutron spectrum is shown to be significant in some cases. In particular, the spectrum produced by an imploding shell has a much greater FWHM than the spectrum obtained from a stationary plasma. The spectrum produced by a beam–target interaction shows significant anisotropy in the high-energy tail as the viewing angle varies from perpendicular to parallel to the beam direction.
核融合プラズマにおいて、核反応生成物のエネルギースペクトルの顕著な広がりが生じる。我々は、任意のプラズマ分布関数に対するこの生成スペクトルの形状を計算する方法を提供する。この方法は厳密であり、等方的および異方的な分布の両方に適用可能である。我々は、マクスウェル分布（静止およびバルク流体速度を持つものの両方）、バイマクスウェル分布、およびビーム・ターゲットプラズマに対する表式を導出する。例として、D + D → He3 + n 反応によって生成される中性子スペクトルを考察する。マクスウェルプラズマから生成される中性子スペクトルは、高温において非対称となり、高エネルギー側に長いテールを有することが示される。バルク流体速度が中性子スペクトルに及ぼす影響は、場合によっては顕著であることが示される。特に、内爆シェルによって生成されるスペクトルは、静止プラズマから得られるスペクトルよりもはるかに大きな半値全幅（FWHM）を有する。ビーム・ターゲット相互作用によって生成されるスペクトルは、観測方向がビーム方向に対して垂直から平行へと変化するにつれて、高エネルギー側のテールに顕著な異方性を示す。