AbstractThe capabilities of adiabatic, current-carrying plasma lenses for the final focus problem in heavy-ion-beam-driven inertial confinement fusion are explored and compared with the performance of non-adiabatic plasma lenses, and with that of conventional quadrupole lenses. A final focus system for a fusion reactor is proposed, consisting of a conventional quadrupole lens to prefocus the driver beams to the entrance aperture of the adiabatic lens, the plasma lens itself, and a high current discharge channel inside the chamber to transport the focused beam to the fusion pellet. Two experiments are described that address the issues of adiabatic focusing, and of transport channel generation and stability for ion beam transport. The test of the adiabatic focusing principle shows a 26-fold current density increase of a 1.5 MeV potassium ion beam during operation of the lens. The lens consist of a discharge of length 300 mm, filled with helium gas at a pressure of 1 Torr and is pulsed with a current between 5 and 15 kA. The investigations of discharge channels for ion beam transport show that preionization of the discharge channels with a UV laser can be an efficient way to direct and stabilize the discharge.
断熱的で電流を担うプラズマレンズの、重イオンビーム慣性核融合における最終集束問題への能力を探求し、非断熱的プラズマレンズおよび従来の四重極レンズの性能と比較する。核融合炉のための最終集束システムを提案する。これは、ドライバービームを断熱レンズの入射開口に予備集束する従来の四重極レンズ、断熱レンズ自体、および集束ビームを核融合ペレットに輸送するためのチャンバー内の高電流放電チャネルから構成される。断熱集束と、イオンビーム輸送のための放電チャネルの生成および安定性に関する問題に対処する2つの実験について説明する。断熱集束原理の試験では、レンズ動作中に1.5 MeVのカリウムイオンビームの電流密度が26倍に増加することが示された。レンズは、長さ300 mmの放電から構成され、1 Torrの圧力のヘリウムガスで満たされ、5 kAから15 kAの間の電流でパルス駆動される。イオンビーム輸送のための放電チャネルの調査では、UVレーザーによる放電チャネルの予備電離が、放電を方向付け、安定化させる効率的な方法であることが示された。