A multi-purpose high repetition laser facility, the so-called Japan establishment for power-laser community harvest (J-EPoCH) is proposed as a next generation laser facility. J-EPoCH will operate at the maximum rate of 100 Hz. The omnidirectional 12 laser beams with 8 kJ would yield ∼1013 neutrons with a large high aspect ratio target. As one of the applications of J-EPoCH, a laser fusion subcritical research reactor has been conceptually designed based on existing technologies. Moreover, a variety of fusion engineering studies: energy conversion, tritium breeding, neutron irradiation effects, etc, can be conducted. The feasibility of the subcritical research reactor is considered in terms of neutron-thermal (n-t) conversion and tritium breeding. Lead–lithium alloy (Li17Pb83) and boron carbide (B4C) have the potential to be studied for preliminary fusion power generation. The subcritical reactor will generate 21.4 W and 20.0 W of the thermal fusion power with the Li17Pb83 and the B4C layers of the thickness of 80 cm, respectively at 1 Hz operation. The Li17Pb83 layer of a 5 mm thickness will achieve the temperature rise of 0.203 mK per shot. The thermal fusion energy is detectable with conventional measurement techniques. The core with the Li17Pb83 layer thickness of 100 cm will yield more than one tritium from a deuterium–tritium fusion neutron. However, laser windows reduce the efficiency of n-t conversion and tritium yield.
抄録 多目的高繰り返しレーザー施設、いわゆる日本高出力レーザーコミュニティ施設（J-EPOCH）は、次世代レーザー施設として提案されている。J-EPOCHは最大100 Hzの繰り返し率で動作する。8 kJの12方向レーザービームは、大アスペクト比ターゲットを用いて約10¹³個の中性子を生成するであろう。J-EPOCHの応用の一つとして、レーザー核融合未臨界研究炉が既存技術に基づいて概念設計されている。さらに、エネルギー変換、トリチウム増殖、中性子照射効果など、多様な核融合工学研究が実施可能である。未臨界研究炉の実現可能性は、中性子-熱（n-t）変換とトリチウム増殖の観点から検討されている。鉛-リチウム合金（Li17Pb83）と炭化ホウ素（B4C）は、初期核融合発電の候補材料として研究される可能性がある。未臨界炉は、Li17Pb83層とB4C層の厚さがそれぞれ80 cmの場合、100 Hz動作において21.4 Wおよび20.0 Wの熱核融合出力を生成するであろう。厚さ5 mmのLi17Pb83層は、1ショットあたり0.203 mKの温度上昇を達成するであろう。熱核融合エネルギーは、従来の測定技術で検出可能である。Li17Pb83層の厚さが100 cmの場合、炉心は重水素-トリチウム核融合中性子1個あたり1個以上のトリチウムを生成するであろう。しかしながら、レーザー窓はn-t変換効率とトリチウム収率を低下させる。