The 11B(p,3α) fusion reaction is particularly attractive for energy production purposes because of its aneutronic character and the absence of radioactive species among reactants and products. Its exploitation in the thermonuclear regime, however, appears to be prohibitive due to the low reactivity of the H–11B fuel at temperatures up to 100 keV. A fusion chain sustained by elastic collisions between the α particles and fuel ions, this way scattered to suprathermal energies, has been proposed as a possible route to overcome this limitation. Based on a simple model, this work investigates the reproduction process in an infinite, non-degenerate H–11B plasma, in a wide range of densities and temperatures which are of interest for laser-driven experiments (, , ). In particular, cross section data for the α–p scattering which include the nuclear interaction have been used. The multiplication factor, , increases markedly with electron temperature and less significantly with plasma density. However, even at the highest temperature and density considered, and despite a more than twofold increase by the inclusion of the nuclear scattering, turns out to be of the order of 10−2 only. In general, values of very close to 1 are needed in a confined scheme to enhance the suprathermal-to-thermonuclear energy yield by factors of up to 103 or 104.
11B(p,3α)核融合反応は、その無中性子性と、反応物および生成物の双方に放射性種が含まれないことから、エネルギー生産の観点で特に魅力的である。しかしながら、熱核融合領域での利用は、100 keVまでの温度におけるH–11B燃料の反応率の低さにより、実現困難と思われる。この制約を克服する手段として、α粒子と燃料イオンとの弾性衝突によって維持され、これにより燃料イオンが超熱的エネルギーへと散乱される核融合連鎖反応が提案されている。本研究では、単純なモデルに基づき、レーザー駆動実験に関心が持たれる広範な密度・温度領域において、無限大の非縮退H–11Bプラズマ中の増倍過程を調査する。特に、原子核相互作用を含むα–p散乱の断面積データを用いた。増倍係数は、電子温度の上昇に伴って顕著に増大し、プラズマ密度に対してはそれほど顕著には依存しない。しかしながら、検討した最高温度・最高密度においても、原子核相互作用の考慮による2倍以上の増加にもかかわらず、増倍係数は10⁻²のオーダーにとどまることが判明した。一般に、閉じ込め方式において超熱的–熱核的エネルギー収量比を10³または10⁴倍に増強するには、1に極めて近い増倍係数が必要である。