AbstractThe fast ignitor scheme for achieving inertial fusion energy precompresses the DT fuel to more than 1000 times the solid state density with nanosecond laser pulses. It then employs a picosecond 10–100-PW laser pulse to deposit with very high efficiency the energy necessary to achieve the ignition temperature of approx. 4 keV. In this way the necessary driver energy for inertial fusion energy reactors is reduced from the megajoule level to the 100-kJ level. In this article, we present results relevant to the development of the fast ignitor scheme that have been achieved in recent years by Australian teams in collaboration with international teams. The topics that are specifically addressed are: (1) forces and relativistic mechanisms of laser interaction with the electrons in the intense picosecond beams; (2) electron and ion emission from the focused beam into the precompressed plasma, including double layer effects and collective stopping power; and (3) the energy of the picosecond beam, which when nearly uniformly deposited into the precompressed DT-fuel can achieve the conditions for high-gain volume ignition. Positive results are derived for the volume ignition scheme from considerations of recent high neutron gain laser fusion experiments.
慣性核融合エネルギーを達成するためのファストイグナイター方式は、DT燃料をナノ秒レーザーパルスによって固体密度の1000倍以上に予圧縮する。その後、ピコ秒の10〜100 PWレーザーパルスを用いて、約4 keVの点火温度を達成するために必要なエネルギーを非常に高い効率で堆積させる。このようにして、慣性核融合エネルギー炉に必要なドライバーエネルギーは、メガジュールレベルから100 kJレベルに低減される。本稿では、オーストラリアのチームが国際的なチームと協力して近年達成した、ファストイグナイター方式の開発に関連する結果を提示する。具体的に取り上げるトピックは、(1) 強力なピコ秒ビーム中の電子とのレーザー相互作用における力と相対論的メカニズム、(2) 集束ビームから予圧縮プラズマへの電子およびイオンの放出（二重層効果と集団的阻止能を含む）、および (3) ピコ秒ビームのエネルギーが予圧縮DT燃料にほぼ一様に堆積された場合に、高利得の体積点火の条件を達成できることである。最近の高中性子利得レーザー核融合実験の考察から、体積点火方式に関して肯定的な結果が導出されている。