The enhancement of the fusion reaction rate coefficient induced by energetic protons, which is one of the typical nuclear elastic scattering (NES) effects, was observed in the large helical device (LHD) located at the National Institute for Fusion Science. An intense high purity hydrogen beam (the atomic ratio of the contained deuterium was less than 1 ppm) with ∼170 keV-energy and ∼10 MW-power was injected into a deuterium plasma with the electron temperature ∼9 keV and density ∼1019 m−3. After the hydrogen beam injection, the neutron generation rate by the D(d,n)3He fusion reaction immediately increased, and an increment of over one order of magnitude was observed, even though there was no meaningful ion temperature variation. The reasons for the increment in the neutron generation rate are discussed with reference to the Boltzmann–Fokker–Planck analysis along with LHD experimental data. It is concluded that the increment was induced by the production of energetic deuterons due to the NES of energetic protons.
核融合科学研究所に設置された大型ヘリカル装置(LHD)において、典型的な核弾性散乱(NES)効果の一つである高エネルギー陽子によって誘起される核融合反応率係数の増大が観測された。約170 keVのエネルギーと約10 MWのパワーを持つ高純度水素ビーム(含有重水素の原子比は1 ppm未満)が、電子温度約9 keV、密度約10¹⁹ m⁻³の重水素プラズマに入射された。水素ビーム入射後、D(d,n)³He核融合反応による中性子生成率は直ちに増加し、有意なイオン温度の変化がないにもかかわらず、1桁以上の増加が観測された。中性子生成率増加の理由について、LHDの実験データに沿ってボルツマン-フォッカー・プランク解析を参照して考察した。この増加は、高エネルギー陽子のNESによる高エネルギー重陽子の生成によって引き起こされたと結論づけられる。