Numerical simulations of neutron production from deuterium–lithium nuclear fusion reactions have been performed. A set of differential cross sections for the 7Li(d,xn) reaction for incident deuteron energies of up to 50 MeV is assembled. The angular distribution of neutrons from a thick lithium target is simulated and benchmarked against experimental data. Two-stage neutron production from laser–target experiments has been studied as a function of laser intensity and energy. During the first stage a well collimated deuteron beam is generated using a high-intensity ultrashort pulse laser. During the second stage it is transported through a lithium target using a 3D Monte-Carlo ion beam–target deposition model. The neutron yield is estimated to be ∼108 neutrons J−1 laser energy. Some 1010 neutrons can be expected from a ∼100 J petawatt-class laser. For incident deuteron energies above 1 MeV the proposed scheme for neutron production from d–Li reactions is superior to that from d–d reactions, producing a collimated beam of neutrons with higher neutron yield.
重水素–リチウム核融合反応による中性子生成の数値シミュレーションを実施した。入射重水素エネルギーが最大50 MeVまでの7Li(d,xn)反応について、一連の微分断面積を収集した。厚いリチウム標的からの中性子の角度分布をシミュレーションし、実験データと比較検証した。レーザー–標的実験からの二段階中性子生成を、レーザー強度とエネルギーの関数として研究した。第一段階では、高強度超短パルスレーザーを用いてコリメートされた重水素ビームを生成する。第二段階では、3Dモンテカルロイオンビーム–標的輸送モデルを用いて、それをリチウム標的に輸送する。中性子収量はレーザーエネルギー1 Jあたり約10⁸個と推定される。約100 Jのペタワット級レーザーからは、約10¹⁰個の中性子が期待できる。入射重水素エネルギーが1 MeVを超える場合、d–Li反応による中性子生成の提案スキームはd–d反応によるものより優れており、より高い中性子収量を持つコリメートされた中性子ビームを生成する。