In contrast to the large mass, complexity and recirculating power of conventional drivers for inertial confinement fusion (ICF), antiproton annihilation offers a specific energy of 90 MJ µg−1 and thus a unique form of energy packaging and delivery. In principle, antiproton drivers could provide a profound reduction in system mass for advanced space propulsion by ICF. We examine the physics underlying the use of antiprotons () to drive various classes of high-yield ICF targets by the methods of volumetric ignition, hotspot ignition and fast ignition. The useable fraction of annihilation deposition energy is determined for both -driven ablative compression and -driven fast ignition, in association with zero- and one-dimensional target burn models. Thereby, we deduce scaling laws for the number of injected antiprotons required per capsule, together with timing and focal spot requirements. The kinetic energy of the injected antiproton beam required to penetrate to the desired annihilation point is always small relative to the deposited annihilation energy. We show that heavy metal seeding of the fuel and/or ablator is required to optimize local deposition of annihilation energy and determine that a minimum of ∼3 × 1015 injected antiprotons will be required to achieve high yield (several hundred megajoules) in any target configuration. Target gains—i.e. fusion yields divided by the available p– annihilation energy from the injected antiprotons ()—range from ∼3 for volumetric ignition targets to ∼600 for fast ignition targets. Antiproton-driven ICF is a speculative concept, and the handling of antiprotons and their required injection precision—temporally and spatially—will present significant technical challenges. The storage and manipulation of low-energy antiprotons, particularly in the form of antihydrogen, is a science in its infancy and a large scale-up of antiproton production over present supply methods would be required to embark on a serious R&D programme for this application.
従来の慣性核融合（ICF）用ドライバーの大きな質量、複雑さ、および再循環出力とは対照的に、反陽子消滅は90 MJ µg⁻¹という比エネルギーを提供し、したがって独自のエネルギー包装および送達形態を実現する。原理的には、反陽子ドライバーは、ICFによる先進的な宇宙推進のためにシステム質量を大幅に削減できる可能性がある。我々は、反陽子（）を用いて、体積点火、ホットスポット点火、および高速点火の各手法により、様々なクラスの高利得ICFターゲットを駆動する際の基礎となる物理を検討する。消滅エネルギーの利用可能な割合は、ゼロ次元および一次元のターゲット燃焼モデルと組み合わせて、駆動するアブレーティブ圧縮および駆動する高速点火の両方について決定される。これにより、カプセル当たりに必要な注入反陽子数、ならびにタイミングおよび集束要件に関するスケーリング則を導出する。所望の消滅点に到達するために必要な注入反陽子ビームの運動エネルギーは、堆積された消滅エネルギーと比較して常に小さい。燃料および/またはアブレーターへの重金属シーディングが、消滅エネルギーの局所的な堆積を最適化するために必要であることを示し、いかなるターゲット構成においても高利得（数百メガジュール）を達成するには、最低でも約3 × 10¹⁵個の注入反陽子が必要であると決定する。ターゲット利得、すなわち核融合出力を注入反陽子（）からの利用可能な消滅エネルギーで割った値は、体積点火ターゲットでは約3から、高速点火ターゲットでは約600までの範囲となる。反陽子駆動ICFは推測的な概念であり、反陽子の取り扱いおよびそれに必要な時間的・空間的な注入精度は、重大な技術的課題を提示する。低エネルギー反陽子、特に反水素の形態での貯蔵および操作は未だ発展途上の科学であり、この応用に向けた本格的な研究開発プログラムに着手するには、現在の供給方法からの反陽子生成の大規模な拡張が必要となる。