In magnetic confinement fusion (MCF), the plasma always exhibits an anisotropic temperature distribution, which may impact not only the plasma dynamics but also the nuclear reaction process. Here, through theoretical derivations and self-consistent particle-in-cell simulations with the newly-developed nuclear reaction and alpha particle energy deposition calculation modules, we find that, if considering the plasma has an anisotropic temperature distribution, the fusion energy gain factor (Q) of MCF is significantly modified, where both the deuteron–triton nuclear reactivity and the alpha particle energy deposition fraction are heavily influenced. The simulation results show that, under the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) condition, if the plasma temperature anisotropy ratio can reach 0.1, i.e., the plasma perpendicular temperature component is one-tenth of its parallel component corresponding to the ambient magnetic field direction, the Q-value of ITER can be increased from the originally-designed 5 to about 10, with doubled enhancement.
磁場閉じ込め核融合（MCF）において、プラズマは常に異方性温度分布を示し、これはプラズマ力学だけでなく核反応過程にも影響を及ぼす可能性がある。ここでは、新たに開発された核反応およびアルファ粒子エネルギー沈着計算モジュールを用いた理論的導出と自己無撞着な粒子インセルシミュレーションを通じて、プラズマが異方性温度分布を有する場合、MCFの核融合エネルギー増倍率（Q値）が有意に変化し、重水素－三重水素核反応率とアルファ粒子エネルギー沈着割合の両方が強く影響を受けることを見出した。シミュレーション結果は、国際熱核融合実験炉（ITER）条件下において、プラズマ温度異方性比が0.1、すなわちプラズマ垂直温度成分が周辺磁場方向に対応する平行温度成分の10分の1に達する場合、ITERのQ値は当初設計値の5から約10へと増加し、2倍の増強が達成されることを示している。