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Self-driven ion deflectometry measurements using MeV fusion-driven protons and accelerated deuterons in the deuterated hybrid x-pinch on the MAIZE LTD generator

Vojtech Munzar, George Dowhan, Daniel Klir, Jan Novotny, Karel Rezac, Joe Chen, Jakub Cikhardt, Balzima Cikhardtova, Vojtech Juras, Nicholas Jordan2024年7月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

We report on the results of point-projection ion deflectometry measurements from a mid-size university z-pinch experiment. A 1 MA 8 kJ LTD generator at the University of Michigan (called MAIZE) drove a hybrid x-pinch (HXP) with a deuterated polyethylene fiber load to produce a point-like source of MeV ions for backlighting. In these experiments, 2.7 MeV protons were generated by DD beam-target fusion reactions. Due to the kinematics of beam-target fusion, the proton energies were down-shifted from the more standard 3.02 MeV proton energy that is released from the center-of-mass rest frame of a DD reaction. In addition to the 2.7 MeV protons, strongly anisotropic beams of 3 MeV accelerated deuterons were detected by ion diagnostics placed at a radial distance of 90 mm from the x-pinch. Numerical reconstruction of experimental data generated by deflected hydrogen ion trajectories evaluated the total current in the vacuum load region. Numerical ion-tracking simulations show that accelerated deuteron beams exited the ion source region at large angles with respect to the pinch current direction.

日本語訳

中規模の大学のZピンチ実験における点投影イオン偏向測定の結果について報告する。ミシガン大学の1 MA 8 kJ LTD ジェネレータ(MAIZEと呼ばれる)が、重水素化ポリエチレン繊維負荷を備えたハイブリッドXピンチ(HXP)を駆動し、バックライティング用のMeVイオンの点状源を生成した。これらの実験では、DDビーム標的核融合反応により2.7 MeV陽子が生成された。ビーム標的核融合の運動学により、陽子エネルギーは、DD反応の重心静止系から放出されるより標準的な3.02 MeVの陽子エネルギーから低エネルギー側へシフトした。2.7 MeV陽子に加えて、Xピンチから半径距離90 mmに配置されたイオン診断装置により、強く異方性のある3 MeV加速重陽子ビームが検出された。偏向された水素イオン軌道によって生成された実験データの数値再構成により、真空負荷領域の全電流が評価された。数値イオン追跡シミュレーションは、加速された重陽子ビームがピンチ電流方向に対して大きな角度でイオン源領域を出たことを示している。

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