The high-speed ballistic injection of a solid spherical pellet of deuterium into a thermonuclear reactor plasma is studied to determine the feasibility of this technique for controlled thermonuclear reactor fuelling. An evaporation wave front is driven into the solid by the ambient particle energy flux which evaporates the surface of the solid. This evaporated pellet material is an ionized plasma the temperature of which is initially of the order of 104 °K. About one half of the input power to the pellet is convected away by the expanding warm plasma cloud. This evaporated plasma cloud then helps shield the pellet surface from the incident reactor electrons. The dynamics of this pellet evaporation, the expanding plasma cloud, and its shielding effect are studied in detail.The trajectory of the pellet and the deposition of the evaporated material are analysed for the case of high-speed injection into a fusion plasma having a density profile which is characteristic of a large reactor. Sufficient pellet penetration can be achieved by this means at relatively small power expenditure, but very-high-voltage particle acceleration is required to achieve the needed input velocity.
高速飛行体としての重水素の固体球状ペレットの熱核融合炉プラズマ中への入射を，この手法の制御熱核融合炉燃料補給への実現可能性を判断するために研究する。固体表面を蒸発させる周囲の粒子エネルギーフラックスによって，蒸発波面が固体内部へと駆動される。この蒸発したペレット物質は，その温度が当初104°Kのオーダーである電離プラズマである。ペレットへの入力パワーの約半分は，膨張する高温プラズマ雲によって対流輸送される。この蒸発したプラズマ雲は，その後，入射する炉内電子からペレット表面を遮蔽するのに寄与する。このペレット蒸発のダイナミクス，膨張するプラズマ雲，およびその遮蔽効果を詳細に研究する。大型炉に特徴的な密度分布を持つ核融合プラズマ中への高速入射の場合について，ペレットの軌道と蒸発物質の堆積を解析する。この手段により，比較的小さな消費電力で十分なペレットの侵入が達成され得るが，必要な入射速度を達成するには超高電圧の粒子加速が必要である。