The utility of extracting alpha particle power, and then diverting this power to fast fuel ions, is investigated. As power is diverted to fast ions and then to ions, a number of effects come into play, as the relative amounts of pressure taken up by electrons, fuel ions and fast alpha particles shift. In addition, if the alpha particle power is diverted to fast fuel ions, there is an enhanced fusion reactivity because of the non-thermal component of the ion distribution. Some useful expressions for describing these effects are derived, and it is shown that fusion reactors with power density about twice what otherwise might be obtained can be contemplated, so long as a substantial amount of the alpha particle power can be diverted. Interestingly, in this mode of operation, once the electron heat is sufficiently confined, further improvement in confinement is actually not desirable. A similar improvement in fusion power density can be obtained for advanced fuel mixtures such as D-3He, where the power of both the energetic alpha particles and the energetic protons might be diverted advantageously
アルファ粒子のエネルギーを取り出し、それを高速燃料イオンへと転換する有用性が調査される。アルファ粒子のエネルギーを取り出し、それを高速燃料イオンへと転換する際、電子、燃料イオン、および高速アルファ粒子によって担われる圧力の相対的な割合が変化するにつれて、さまざまな効果が生じる。さらに、アルファ粒子のエネルギーが高速燃料イオンへと転換される場合、イオン分布の非熱的成分により、核融合反応率の向上がもたらされる。これらの効果を記述するための有用な式が導出され、アルファ粒子のエネルギーの相当量を転換できる限り、通常得られる出力密度の約2倍の核融合出力密度を実現できることが示される。興味深いことに、この運転モードでは、電子の熱閉じ込めが十分に達成されれば、閉じ込めのさらなる改善は実際には望ましくない。同様の核融合出力密度の向上は、D-3Heのような先進燃料混合比においても達成可能であり、そこでは高エネルギーのアルファ粒子と高エネルギーの陽子の両方のエネルギーを有利に転換できる可能性がある。