It has been reported that over a range of 3–280 kJ, neutron-optimized deuterium plasma focus machines operate with a near constant speed factor S = 89 ± 8 kA cm−1 per (torr)0.5. This near-constant value of S is consistent with a narrow range of peak axial speeds approximately 10 cm μs−1 and peak radial speeds 20–30 cm μs−1, resulting in focus pinch temperatures less than 0.5 keV and inductively generated high voltages, producing deuteron beams with energies from high tens to hundreds keV. The low pinch temperatures and high beam-deuteron energies result in fusion neutrons predominantly from a beam-target mechanism. A converging taper ending in radius ae, is added to the end of the standard cylindrical anode of radius 'a'. This taper converts the pinch from one with starting radius 'a' to one with a reduced starting radius ae. This increases the value of S and consequently the pinch temperature. This study examines the scaling of the end taper and finds that a taper ending in a radius, which is 1/20 that of the before-taper section increases the pinch temperature by a factor approximately 200, to above 20 keV. This increases the thermonuclear cross-sections by up to 14 orders of magnitude. Numerical experiments using the Lee code confirm that the thermonuclear component of the fusion yield becomes predominant. Such a taper may be considered as a thermonuclear converter.
3～280 kJの範囲において、中性子最適化された重水素プラズマフォーカス装置は、ほぼ一定の速度因子S = 89 ± 8 kA cm⁻¹ per (torr)⁰·⁵で動作することが報告されている。このほぼ一定のS値は、ピーク軸方向速度が約10 cm μs⁻¹、ピーク半径方向速度が20～30 cm μs⁻¹の狭い範囲と一致しており、その結果、ピンチ温度は0.5 keV未満となり、誘導生成された高電圧により、数十から数百keVのエネルギーを持つ重陽子ビームが生成される。低いピンチ温度と高いビーム重陽子エネルギーにより、核融合中性子は主にビーム-ターゲット機構から生じる。半径aの標準的な円筒陽極の端部に、終端半径がaₑとなる収束テーパーが追加される。このテーパーにより、ピンチは開始半径aから縮小された開始半径aₑへと変換される。これによりS値が増大し、結果としてピンチ温度が上昇する。本研究は端部テーパーのスケーリングを検討し、テーパー前部分の1/20の終端半径を持つテーパーが、ピンチ温度を約200倍に増大させ、20 keV以上に達することを見出した。これにより熱核反応断面積は最大14桁増大する。Leeコードを用いた数値実験により、核融合収量の熱核成分が支配的になることが確認された。このようなテーパーは熱核変換器と見なすことができる。