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An overview of magneto-inertial fusion on the Z machine at Sandia National Laboratories

D.A. Yager-Elorriaga, M.R. Gomez, D.E. Ruiz, S.A. Slutz, A.J. Harvey-Thompson, C.A. Jennings, P.F. Knapp, P.F. Schmit, M.R. Weis, T.J. Awe2022年被引用 39Nuclear FusionIF 3出版社

We present an overview of the magneto-inertial fusion (MIF) concept Magnetized Liner Inertial Fusion (MagLIF) pursued at Sandia National Laboratories and review some of the most prominent results since the initial experiments in 2013. In MagLIF, a centimeter-scale beryllium tube or 'liner' is filled with a fusion fuel, axially pre-magnetized, laser pre-heated, and finally imploded using up to 20 MA from the Z machine. All of these elements are necessary to generate a thermonuclear plasma: laser preheating raises the initial temperature of the fuel, the electrical current implodes the liner and quasi-adiabatically compresses the fuel via the Lorentz force, and the axial magnetic field limits thermal conduction from the hot plasma to the cold liner walls during the implosion. MagLIF is the first MIF concept to demonstrate fusion relevant temperatures, significant fusion production (>1013 primary DD neutron yield), and magnetic trapping of charged fusion particles. On a 60 MA next-generation pulsed-power machine, two-dimensional simulations suggest that MagLIF has the potential to generate multi-MJ yields with significant self-heating, a long-term goal of the US Stockpile Stewardship Program. At currents exceeding 65 MA, the high gains required for fusion energy could be achievable.

日本語訳

磁気慣性核融合(MIF)の概念であるマグネットライナー慣性核融合(MagLIF)について、サンディア国立研究所で進められている研究の概要を提示し、2013年の初期実験以降の最も顕著な成果のいくつかをレビューする。MagLIFでは、センチメートル規模のベリリウム管すなわち「ライナー」に核融合燃料を充填し、軸方向に予備磁化し、レーザーで予備加熱し、最後にZマシンからの最大20 MAの電流で爆縮する。これらの要素はすべて、熱核プラズマを生成するために必要である。レーザー予備加熱は燃料の初期温度を上昇させ、電流はライナーを爆縮させ、ローレンツ力を介して燃料を準断熱的に圧縮し、軸方向磁場は爆縮中に高温プラズマから冷たいライナー壁への熱伝導を制限する。MagLIFは、核融合関連温度の実証、有意な核融合生成(>10^13個の一次DD中性子)、および荷電核融合粒子の磁気閉じ込めを実証した最初のMIF概念である。次世代の60 MAパルスパワー装置では、二次元シミュレーションにより、MagLIFが有意な自己加熱を伴う多メガジュール級の収量を生成する可能性があることが示唆されており、これは米国ストックパイル管理プログラムの長期的目標である。65 MAを超える電流では、核融合エネルギーに必要な高い利得が達成可能となる可能性がある。

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Inertial confinement fusion
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