This paper reports a computational optimization study for an inverse z-pinch magnetized target fusion system (MTF). This has been carried out by varying various parameters such as the magnetizing current, the initial liner radius and thickness, liner length, etc. One-dimensional (1D) magneto-hydrodynamic (MHD) calculations are used for this purpose. Capacitor bank parameters are held constant, as is also the inner conductor radius. The Kadomtsev stability parameter Q0 is kept constant at 0.9 and the maximum plasma β at 0.4. The optimization study has yielded several parametric sets with an energy gain of more than unity, i.e. fusion energy output that exceeds the initial energy in the capacitor bank. A physical explanation for the local optimal points is provided through an energy flow analysis. For one case with energy gain exceeding unity, a simple liner stability analysis has been performed. This involves analytical calculations of the time points at which different liner modes become unstable. For these analytical studies, time-dependent parameters, such as liner acceleration, effective thickness of the liner region that still remains solid, and effective material strength, are obtained from 1D MHD simulations.
本論文は、逆Zピンチ磁化標的核融合システム（MTF）に関する計算最適化研究を報告するものである。この研究は、磁化電流、初期ライナー半径、ライナー厚さ、ライナー長さなどの様々なパラメータを変化させることによって実施された。この目的のために、一次元（1D）磁気流体力学（MHD）計算が用いられる。キャパシタバンクのパラメータは一定に保たれ、内部導体半径も同様に一定とされる。カドムツェフ安定性パラメータQ0は0.9に、最大プラズマベータ値は0.4にそれぞれ維持される。最適化研究により、エネルギー利得が1を超える、すなわち核融合エネルギー出力がキャパシタバンクの初期エネルギーを上回る複数のパラメータセットが得られた。局所最適点に関する物理的説明は、エネルギー流解析を通じて提供される。エネルギー利得が1を超える一つのケースについて、簡易ライナー安定性解析が実施された。これには、異なるライナーモードが不安定化する時点の解析的計算が含まれる。これらの解析的研究において、ライナー加速度、固体状態を維持するライナー領域の実効厚さ、実効材料強度などの時間依存パラメータは、1D MHDシミュレーションから取得される。