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Target injection and tracking for inertial fusion energy

Ronald W. Petzoldt, Ralph W. Moir1996年Fusion Engineering and DesignIF 1.7出版社

AbstractIn an inertial fusion power plant, several cryogenic targets must be injected each second into a reaction chamber with speeds of about 100 m s−1. This speed can be achieved with an acceleration in the range from 1000 to 10 000 m s−1. The total accuracy of driver beam pointing and target position prediction must be less than ±0.6 mm for a 3 mm beam spot radius. A 0.1 μm thick dual membrane supporting the capsule in the hohiraum will allow nearly 2000 m s−2 Z acceleration. The strength of frozen DT in the capsule is calculated to allow acceleration in excess of 10 000 m s−2 if the DT temperature is less than 17 K. A gas gun is the preferred device for injecting indirect drive targets owing to its simplicity and proven reliability. The amount of gas required for each target (about 10–100 mg) is acceptable. A revolver loading mechanism is recommendced with a cam-operated poppet valve to control the gas flow. Slots near the muzzle of the gun barrel are recommended to vent gas and thereby to improve accuracy and to aid gas pumping. Optical target tracking and electronic timing devices can predict target arrival time with sufficient accuracy. Target steering by electrostatic deflection of the in-flight target is shown to be feasible and would avoid the need to point the beams actively. Calculations show that induced tumble from electrostatically steering the target is not excessive. An experiment has been designed to develop target injection and to verify the predicted accuracy of sequential injection and tracking of multiple targets.

日本語訳

慣性核融合発電所では、毎秒複数の極低温ターゲットを約100 m s⁻¹の速度で反応容器内に注入しなければならない。この速度は、1000〜10000 m s⁻¹の範囲の加速度で達成できる。ドライバーのビーム照準精度とターゲット位置予測精度の合計は、3 mmのビームスポット半径に対して±0.6 mm未満でなければならない。ホーラウム内でカプセルを支持する厚さ0.1 μmの二重膜は、約2000 m s⁻²の加速度に耐えることができる。カプセル内の凍結DTの強度は、DT温度が17 K未満であれば、10000 m s⁻²を超える加速度に耐えられると計算されている。間接駆動ターゲットの注入には、その単純さと実証済みの信頼性から、ガスガンが好ましい。各ターゲットに必要なガス量(約10〜100 mg)は許容範囲である。ガス流を制御するためのカム作動式ポペットバルブを備えたリボルバー式装填機構が推奨される。ガンを排出するためのスロットは、ガスを排出して精度を向上させ、ガス圧送を助けるために銃身の銃口付近に推奨される。光学式ターゲット追跡装置と電子タイミング装置は、十分な精度でターゲットの到達時間を予測できる。飛行中のターゲットの静電偏向によるターゲットのステアリングは実現可能であることが示されており、ビームを能動的に指向する必要がなくなる。静電ステアリングによって誘起されるタンブルは過剰ではないことが計算で示されている。ターゲット注入を開発し、複数ターゲットの連続注入と追跡の予測精度を検証するための実験が設計されている。

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Inertial confinement fusionInertial Fusion Energy
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