イオンビームの核融合について

レーザー核融合の燃料プラズマは、爆縮によって

非常に短い時間内で小さな空間に閉じ込められます。

そして、慣性力で保持されている時間内に核融合反応を終わらせる必要があります。

爆縮全体の時間は、数ナノ秒（1ナノ秒は1秒/10億分です）程度です。

しかし、爆縮された燃料プラズマの保持時間は数百ピコ秒

（1ピコ秒は1秒/1兆分です）程度です。

さらに慣性核融合発電炉向けのエネルギーとしてレーザーだけではなく、

イオンビームも活用用途が増えました。

イオンビームの核融合について

イオンビームは、加速器を利用して生成されます。

適切な電位匂配を作ると、非常に高い効率で加速できるので

加速されたイオンを燃料標的に照射した時の挙動は古典的です。

ビームエネルギーを標的内部に入射できます。

しかし、高価で大規模な加速器設備コストを程度低減する必要があります。

 

①加速器技術自体が確立していて繰り返し動作の能力が高いです。

 

②電源からビームへの変換効率が高いです。

 

③ビームから燃料標的へのエネルギー付与過程が予測しやすく、

ビームから標的プラズマへの変換効率が高いです。

イオンビームについて

水素からウラニウムまでのイオンは、たくさんの種類があります。

慣性核融合の燃料は、数mm（ミリメートルです）程度なので、

効率的な爆縮の為に適切な標的深さに爆縮に必要なエネルギーを付与する必要があります。

つまり、イオンの電荷や速度に依存します（飛程の目安です）。

 

しかし、イオンの運動エネルギーと

粒子フラックス（電流値です）の積はビームパワーにできます。

燃料の爆縮に必要な標的深さ（飛程です）にビームパワーを付与する為に、

適切な速度（加熱電圧です）で十分な電流値のイオンを照射します。

つまり、イオンビーム核融合はウラニウムや鉛などの重イオンが活用できます。

慣性核融合について

慣性核融合向けは、イオンを高速に加速する事よりも

イオン数（ビーム電流です）を増やす事が大切です。

必要な大電流のイオンビームを制御する技術は、難関状態です。

さらに電荷を持つ粒子数を増やす場合は、粒子自身が作る自己電場（空間電荷効果です）や

電流による自己磁場がビームの挙動を支配するからです。

 

イオンビーム核融合は、自己電磁場によって影響を受ける

多数の粒子を上手く制御して加速する方法や

ビームの品質を落とさずに高効率でビーム伝送する方法が重要です。