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Non-thermal fusion in a beam plasma system

F. Santini2006年被引用 5Nuclear FusionIF 3出版社

The problem of producing fusion power with low neutron emission has been debated in the past in the framework of the magnetic confinement fusion research. Proposals are still being renewed to use advanced fuels in various plasma systems. Since today's toroidal devices cannot support plasma conditions suitable for a large fusion production with such fuels, new concepts and configurations have been studied, where the plasma components are not in a thermal equilibrium. Here, a system of a neutral beam injected into a confined plasma is considered where fusion is produced only between the beam and plasma ions. The collisional slowing down of the beam into the plasma is described by a fluid model. General considerations in this model allow conditions to be found for the fusion-produced power to breakeven against the power needed to sustain the system itself. These conditions are only necessary since the nuclear power is maximized in the present analysis by using favourable assumptions. Nevertheless, the results for different advanced fuels indicate again the very high difficulty of getting a net power produced by the fusion of such fuels, unless the plasma target temperature reaches very high and unrealistic values.

日本語訳

低中性子放出を伴う核融合発電の実現可能性は、過去に磁場閉じ込め核融合研究の枠組みの中で議論されてきた。現在も、様々なプラズマシステムにおいて先進燃料を使用する提案が更新され続けている。今日のトーラス型装置は、そのような燃料を用いた大規模な核融合発電に適したプラズマ条件を維持できないため、プラズマ成分が熱平衡状態にない新たな概念と構成が研究されてきた。ここでは、閉じ込めプラズマに中性粒子ビームを入射するシステムを考察し、核融合反応がビームイオンとプラズマイオンの間でのみ生じるものとする。プラズマ中でのビームの衝突による減速は、流体モデルによって記述される。このモデルにおける一般的な考察により、システム自体を維持するために必要な電力に対して核融合生成電力が臨界条件(ブレークイーブン)を達成するための条件を見出すことができる。これらの条件は必要条件に過ぎない。なぜなら、本解析では好都合な仮定を用いることにより核融合出力を最大化しているからである。それにもかかわらず、異なる先進燃料に対する結果は、プラズマ標的温度が非常に高く非現実的な値に達しない限り、そのような燃料の核融合によって正味の電力を得ることが極めて困難であることを再び示している。

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Beam plasma
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