A laser inertial fusion energy (IFE) reactor requires repetitive injection of fuel pellets and laser engagement to fuse fusion fuel beyond a few Hz. We demonstrate 10 Hz free-fall bead pellet injection and laser engagement with γ-ray generation. Deuterated polystyrene beads with a diameter of 1 mm were engaged by counter illuminating ultra-intense laser pulses with an intensity of 5 × 1017 W cm−2 at 10 Hz. The spatial distribution of free-fall beads was 0.86 mm in the horizontal direction and 0.18 mm in the vertical direction. The system operated for more than 5 min and 3500 beads were supplied with achieved frequencies of 2.1 Hz for illumination on the beads and 0.7 Hz for γ-ray generation; these frequencies were three times greater than with the previous 1 Hz injection system. The duration of operation was limited by the pellet supply. This injection and engagement system could be used for laser IFE research platforms.
レーザー慣性核融合エネルギー（IFE）炉では、数Hzを超える繰り返しでの燃料ペレットの供給とレーザー照射による核融合燃焼が必要とされる。我々は、10Hzでの自由落下ビーズペレット供給と、ガンマ線生成を伴うレーザー照射を実証した。直径1mmの重水素化ポリスチレンビーズを、5×10^17 W cm^-2の強度の超高強度レーザーパルスにより10Hzで対向照射した。自由落下ビーズの空間分布は、水平方向に0.86mm、垂直方向に0.18mmであった。本システムは5分以上動作し、3500個のビーズが供給され、ビーズへの照射周波数は2.1Hz、ガンマ線生成周波数は0.7Hzを達成した。これらの周波数は、従来の1Hz供給システムと比較して3倍以上であった。動作時間はペレット供給量によって制限された。本供給・照射システムは、レーザーIFE研究プラットフォームに適用可能である。