The aim of this work is to propose a novel scheme for a small scale aneutronic fusion reactor. This new reactor type makes use of the advantages of combining laser driven plasma acceleration and electrostatic confinement fusion. An intense laser beam is used to create a lithium–proton plasma with high density, which is then collimated and focused into the centre of the fusion reaction chamber. The basic concept presented here is based on the 7Li–proton fusion reaction. However, the physical and technological fundamentals may generally as well be applied to 11B–proton fusion. The former fusion reaction path offers higher energy yields while the latter has larger fusion cross sections. Within this paper a technological realisation of such a fusion device, which allows a steady state operation with highly energetic, well collimated ion beam, is presented. It will be demonstrated that the energetic break even can be reached with this device by using a combination of already existing technologies.
本研究の目的は、小型無中性子核融合炉のための新規スキームを提案することである。この新型炉は、レーザー駆動プラズマ加速と静電閉じ込め核融合の利点を組み合わせたものである。高強度レーザービームを用いて高密度のリチウム–陽子プラズマを生成し、それをコリメートして核融合反応チャンバーの中心に集束させる。ここで提示される基本概念は、7Li–陽子核融合反応に基づいている。しかしながら、物理的・技術的基礎は、一般的に11B–陽子核融合にも適用可能である。前者の核融合反応経路はより高いエネルギー収量をもたらし、後者はより大きな核融合断面積を有する。本論文では、高エネルギーで良好にコリメートされたイオンビームによる定常運転を可能にする、そのような核融合装置の技術的実現について提示する。既存技術の組み合わせにより、この装置を用いてエネルギー収支の均衡（energetic break-even）に到達可能であることを実証する。