[論文レビュー] New AB-Thermonuclear Reactor for Aerospace

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|Jun 14, 2007

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology参考文献 14被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、航空宇宙用途向けに、シェル形状の燃焼室にプリズム反射板（PR）とプラズマ反射板を設け、レーザー放射および熱放射を複数回反射させることで燃料ペレットへ再放射させることで、放射損失を顕著に低減する、画期的なAB核融合炉の設計を提案する。この革新は、ラウソン基準を数百倍に向上させ、従来の設計と比較して、サイズ、重量、コストがそれぞれ数十倍も削減可能な、より小型・軽量・低コストの核融合炉を実現する。

ABSTRACT

There are two main methods of nulcear fusion: inertial confinement fusion (ICF) and magnetic confinement fusion (MCF). Existing thermonuclear reactors are very complex, expensive, large, and heavy. They cannot achieve the Lawson creterion. The author offers an innovation. ICF has on the inside surface of the shell-shaped combustion chamber a covering of small Prism Reflectors (PR) and plasma reflector. These prism reflectors have a noteworthy advantage, in comparison with conventional mirror and especially with conventional shell: they multi-reflect the heat and laser radiation exactly back into collision with the fuel target capsule (pellet). The plasma reflector reflects the Bremsstrahlung radiation. The offered innovation decreases radiation losses, creates significant radiation pressure and increases the reaction time. The Lawson criterion increases by hundreds of times. The size, cost, and weight of a typical installation will decrease by tens of times. The author is researching the efficiency of these innovations. Keywords: Thermonuclear reactor, Multi-reflex AB-thermonuclear reactor, aerospace thermonuclear engine. This work is presented as paper AIAA-2006-7225 to Space-2006 Conference, 19-21 September, 2006, San Jose, CA, USA.

研究の動機と目的

• 既存の核融合炉が大型・重い・高価であり、ラウソン基準を満たせないという限界を是正すること。
• 航空宇宙推進に適した、コンactで、軽量かつ低コストの核融合炉を開発すること。
• 慣性核融合（ICF）における放射損失を、レーザーおよび熱放射の多重反射によって低減すること。
• 反射性の燃焼室形状によって反応時間と放射圧を向上させること。
• 革新的な反射部品を用いてラウソン基準を顕著に向上させることで、実用的な核融合推進を可能とすること。

提案手法

• 炉は、内壁に小さなプリズム反射板（PR）を配置したシェル形状の燃焼室を採用する。
• プリズム反射板は、正確に燃料ペレットへレーザーおよび熱放射を多重反射させることで、エネルギー結合効率を向上させるように設計されている。
• ブレムストラール放射を効果的に反射するため、プラズマ反射板が統合されている。
• 反射性の幾何形状により、放射圧が増大し、反応時間が延長され、エネルギー利得が向上する。
• 全内部反射およびプリズム内の角度集光の原理を活用して、高効率で放射を再方向化する。
• 複雑な磁気閉じ込め構造や従来のミラー系に依存せずに、高いエネルギー閉じ込めを実現することを目的としている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 プリズム反射板によるレーザーおよび熱放射の多重反射が、慣性核融合（ICF）における放射損失を顕著に低減できるか。
• RQ2 シェル形状の燃焼室にプリズムおよびプラズマ反射板を用いることで、ラウソン基準はどの程度向上するか。
• RQ3 従来のICF炉と比較して、この反射設計により、炉のサイズ、重量、コストを何十倍も削減できるか。
• RQ4 多重反射メカニズムは、燃料ペレットにおける放射圧をどのように向上させ、反応時間を延長するか。
• RQ5 小型化と効率性に優れた本提案AB核融合炉設計は、航空宇宙用途に実用的であるか。

主な発見

• プリズム反射板システムにより、レーザーおよび熱放射が燃料ペレットへ再反射され、放射損失が顕著に低減される。
• プラズマ反射板はブレムストラール放射を効果的に反射し、プラズマからのエネルギー損失をさらに低減する。
• 反復的な反射により放射圧が増大し、エネルギー結合効率および反応効率が向上する。
• ラウソン基準は数百倍に向上すると予想され、より好都合な核融合条件が実現可能となる。
• 炉のサイズ、重量、コストは、従来の核融合炉と比較して数十倍削減される見込みである。
• 本設計は、航空宇宙用途向けに実現可能な、コンactで高効率な核融合推進システムへの道筋を提供する。