Advanced Deuterium Fusion Rocket Propulsion For Manned Deep Space Missions
排除对未来物理学突破性发现的猜测，它表明，以目前已知的，也是技术上可行的，载人航天飞行到太阳系的极限和超越深入奥尔特云是完全可能的。使用氘作为火箭燃料的选择，丰富的彗星奥尔特云，火箭驱动的氘聚变，可以有加油。为了获得具有高比冲的高推力，有利于氘微型炸弹的推进，并且表明氘微型炸弹的点火是可能的，通过使用整个航天器作为磁绝缘的十亿伏电容器在太空中产生的强烈的GeV质子束。在太空中开发这种推进系统的成本非常高，但也可以通过磁绝缘的超级马克思发电机在地球上开发。由于理论上可以用超级马克思发生器点燃氘，而不是用激光点燃氘-氚，其中80%的能量进入中子，这也意味着聚变研究的突破，因此将证明巨大的开发成本是合理的。
2009-06-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Concepts for a deuterium-deuterium fusion reactor
我们重新审视了这样一个假设，即在氘-氚（D-T）聚变反应堆成功完成实验和演示之后，必须开发基于氘-氘（D-D）聚变过程的反应堆。两种可能的机制，提高反应性进行了讨论。核能量分布中的硬尾，通过所谓的卡帕分布，允许增加可用于聚变反应的高能核的数量。在比D-T等离子体中通常考虑的温度更高的温度下，由于真实的$e^+e^-$和$μ^+μ^-$对库仑势垒的屏蔽的贡献，真空极化效应可以提供进一步的加速。此外，能量收集系统可以从没有锂覆盖层中受益，既简单又紧凑。使用强子量热法和第三代光伏电池，可以以相当的效率水平绕过通常的热循环，这可能使聚变反应堆的使用扩展到更广泛的环境，特别是海上运输。
2019-10-28 nucl-ex physics.ins-det physics.plasm-ph
Scalable Chrysopoeia via $(n, 2n)$ Reactions Driven by Deuterium-Tritium Fusion Neutrons
本研究提出利用氘-氚聚变产生的14MeV快中子，驱动聚变包层中汞-198的(n,2n)反应合成金-197的新方法，兼具中子倍增与氚增殖功能，年产金约2吨/吉瓦热功率，可提升聚变能经济性。
2025-08-03 physics.plasm-ph
Ways towards pure deuterium inertial confinement fusion through the attainment of gigavolt potentials
通过抑制悬浮在螺旋泰勒流中的高电荷导体的阶梯先导击穿来获得高的电势，为通过惯性约束点燃热核反应提供了更大数量级的驱动能量的可能性。在达到千兆伏的电势时，1016瓦、GeV的强离子束成为可能。加上它们强大的自身磁场，这些光束应该足够强大，可以将热核微爆炸发射到纯氘中，并被这些光束压缩和点燃。在高增益激光聚变中，微爆产生的质子闪光很可能会破坏光学激光点火装置，但如何避免这种危险却没有说明。可能达到的千兆伏电压可能使激光聚变过时。
2008-08-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Collisionless absorption of short laser pulses in a deuterium cluster: dependence of redshift of resonance absorption peak on laser polarization, intensity and wavelength
利用分子动力学模拟研究了不同强度、波长和偏振态的短脉冲激光在氘团簇中的无碰撞吸收。对于给定的激光能量和脉冲宽度$\approx$ 5-fs（fwhm），发现无论激光的线偏振（LP）和圆偏振（CP）状态如何，在已知的静态Mie共振或线性共振（LR）波长$\lambdaM\approx 263$ ~nm（对于氘团簇）处都不会发生最大激光吸收。随着激光强度的增加，由于逐渐的外部电离和团簇膨胀，吸收峰从预期的静态~ $\lambdaM$逐渐红移到$λ\!\! \approx \!\!(1\!\!-\!\!1.5)\lambdaM$的边缘过密区域中的更高的$λ$;当LP和CP的外部电离在100\%饱和时，高于强度的共振吸收峰消失（有时伴随着{ \em甚至}吸收的增长）。共振吸收峰的消失不应被误解为米氏共振的作用可以忽略（或没有）。事实上，在$λ\!\! \approx \!\!(1\!\!-\!\!1.5)\lambdaM$的这个边缘过密带中，一些电子在自由时经历动态米氏共振（动态LR），而另一些电子经历非谐共振。还发现，在吸收峰之前，对于所有强度和$λ$，由于LP和CP激光器的激光吸收几乎同样有效（CP情况比LP高得多）。然而，在吸收峰之后，在较低的强度下，由于LP的吸收不明显地主导由于CP的吸收，随着~ $λ$的增加，其在较高的强度下逐渐逆转。分子动力学的结果也得到了团簇刚性球模型的支持…
2018-12-25 physics.plasm-ph
A semi-analytic model of magnetized liner inertial fusion
提出了一种磁化直线惯性聚变（MagLIF）的半解析模型。该模型考虑了MagLIF的几个关键方面，包括：（1）燃料的预热（可选地通过激光吸收）;（2）脉冲功率驱动的衬里内爆;（3）具有状态、人工粘性、内部磁压力和欧姆加热的解析方程的衬里压缩性;（4）燃料的绝热压缩和加热;（5）辐射损失和燃料不透明度;（6）具有能斯特热电损耗的磁通量压缩;（7）磁化的电子和离子热传导损耗;（8）端部损耗;（9）由于规定的掺杂剂浓度和污染物混合而引起的增强的损耗;（10）任意氘与氚燃料比的氘-氘和氘-氚初级聚变反应;以及（11）磁化的α粒子燃料加热。我们表明，这个简化的模型，其透明和可访问的物理，可用于再现整个原始MagLIF论文中提出的一般1D行为[S。A. Slutz等人，等离子体17，056303（2010）]。我们还讨论了一些重要的物理见解，作为发展这个模型的结果，如辐射损失率的依赖性的径向部分的燃料是预热。
2015-05-22 physics.plasm-ph
Stable Deuterium-Tritium burning plasmas with improved confinement in the presence of energetic-ion instabilities
本文报道JET时隔20多年后开展的氘氚聚变实验，发现一种稳定、高约束且无杂质的新运行模式，显著降低能量损失，并揭示多尺度物理机制对热约束和聚变功率产出的关键作用，为聚变能替代化石燃料提供重要支撑。
2024-01-18 physics.plasm-ph
Fusion research in a Deuterium-Tritium tokamak
针对ITER重新基线化，提出基于JET经验、具备钨壁和ECRH的增强型氘-氚托卡马克（SET），以开展聚变相关研究并验证下一代核诊断。
2025-06-25 nucl-ex physics.plasm-ph
Fusion in a magnetically-shielded-grid inertial electrostatic confinement device
介绍了栅网惯性静电约束（IEC）聚变系统的理论，指出栅网受到磁屏蔽时，净能量增益是可能的。一个简化的网格几何形状进行了研究，包括两个负偏置的同轴载流环，定向，使他们的相反的磁场产生一个主轴尖。我们的分析表明，甚至在实验室规模的氘-氘系统中，也可能有比盈亏平衡性能更好的性能。所提出的设备具有不同寻常的属性，它可以避免传统的磁融合系统的尖点损耗和传统的IEC配置的栅极损耗。
2015-10-07 physics.plasm-ph
Persistence of Deuterium and Tritium Nuclear Spin-Polarization in Presence of High-Frequency Plasma Waves
本研究通过第一性原理数值模拟及全轨道粒子追踪与专用去极化求解器，证明等离子体波在SPARC和ITER规模装置中对氘氚自旋极化的去极化作用很弱。
2025-09-29 physics.plasm-ph
Comment on 'Evidence for Stratification of Deuterium-Tritium Fuel in Inertial Confinement Fusion Implosions'
Casey等人报道了最近在OMEGA激光装置上进行的内爆实验。[1]与DT聚变反应相比，显示出异常低的DD质子产额和高的TT中子产额，这被解释为内爆核中燃料的分层。我们认为，在压缩阶段，燃料处于不平衡状态.离子向内加速到速度v0，与粒子类型无关。屈服比简单地由在相同速度下获得的熔合横截面的比率给出。一个“哈勃”型模型也给出了数据的合理描述。这些考虑可能也与国家点火装置的内爆实验有关。
2013-03-19 nucl-ex nucl-th physics.plasm-ph
Beam filamentation instability drives deuterium-tritium fusion with polarized neutron emission
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, Peking University（北京大学核物理与技术国家重点实验室）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）；Beijing Laser Acceleration Innovation Center（北京激光聚变创新中心）
该研究通过二维粒子模拟结合自旋相关氘氚聚变模块，发现束流成丝不稳定性可将相对论电子能量耦合至聚变离子驱动氘氚聚变，且能产生各向异性自旋分辨的极化中子发射。
2026-10-09 nucl-th physics.app-ph physics.plasm-ph
Ignition of a deuterium micro-detonation with a gigavolt super marx generator
Centurion-Halite实验证明了能量不超过几兆焦耳的氘-氚微爆炸的可行性，而Mike试验证明了能量超过10^6兆焦耳的纯氘爆炸的可行性。在这两种情况下，点火能量都是由裂变炸弹炸药提供的。虽然激光和强粒子束可以提供几兆焦耳的能量，在不到10^-9秒的时间内释放出来，但这不足以引发纯氘爆炸。由于氘-氚反应取决于锂的可用性，因此纯氘聚变反应的非聚变点火将是高度期望的。它表明，这一目标可以想象地达到与“超级马克思发电机”，其中大量的“普通”马克思发电机充电（磁绝缘）快速高压电容器的第二阶段马克思发电机，称为“超级马克思发电机”，最终达到千兆伏的潜力与100兆焦耳的能量输出。从“超级马克思发生器”引出的10^7安培-GeV强质子束可以在压缩的氘圆筒中点燃氘热核爆炸波，质子束的强磁场将带电的聚变反应产物捕获在圆筒内。在解决对峙问题时，GeV质子束的刚度允许将氘靶放置在离限制氘微爆炸的腔壁相对较大的距离处。
2008-12-01 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Comparison of the Recently proposed Super Marx Generator Approach to Thermonuclear Ignition with the DT Laser Fusion-Fission Hybrid Concept by the Lawrence Livermore National Laboratory
最近提出的超级马克思发生器纯氘微爆轰点火概念与劳伦斯利弗莫尔国家点火设施（NIF）激光DT聚变-裂变混合概念（LiFE）[1]进行了比较。在超级马克思发生器中，大量的普通马克思发生器为更大的第二级超高压马克思发生器充电，可以从中提取用于点燃纯氘微爆炸的强烈GeV离子束。LiFE概念的一个典型例子是聚变增益为30，裂变增益为10，总增益为300，与聚变相比，释放到裂变中的能量约为10倍。这意味着大量的裂变产物的释放，如在无聚变的纯裂变反应堆中。在纯氘微爆轰点火的超级马克思方法中，理论上可以达到相同幅度的增益[2]。如果可行的话，超级马克思发生器氘点火方法将使激光作为热核微爆炸的点火手段过时。
2009-02-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Maximizing specific energy by breeding deuterium
比能（即每单位质量的能量）是燃料源的最基本和最重要的属性之一。在这项工作中，测量的融合截面进行系统的研究，以确定哪些反应是潜在的可行性，并确定燃料循环，最大限度地提高比能量。这表明，通过使用正常的氢通过中子捕获产生氘，传统的催化D-D聚变燃料循环可以获得比其他任何东西都大的比能量。简单地用水包围催化D-D反应堆，就能使地球上主要的能源储备氘燃料产生多达65%的能量。最后，考虑了对空间推进的影响，揭示了超过氘-氦-3的有效排气速度在理论上是可能的。
2019-08-02 physics.plasm-ph physics.pop-ph
Fast ignition of inertial fusion targets by laser-driven carbon beams
对离子束驱动的快速点火进行了二维数值模拟。计算了具有麦克斯韦能谱的质子和具有准单能分布和麦克斯韦能分布的碳离子的点火能量。本文研究了三种不同密度分布的氘氚压缩核周围日冕等离子体的影响。结果表明，准单能离子与压缩的氘氚原子有较好的耦合，点火能量明显较低。准单能碳离子和相对论电子作为点火器光束的比较显示出类似的激光能量要求，只要可以实现大约10%的激光到准单能碳离子的转换效率。
2009-10-08 physics.plasm-ph
Deuterium microbomb rocket propulsion
太阳系内的大规模载人航天仍面临着两个问题的解决：1。一种推进系统，用于在不同行星轨道之间以较短的过境时间运输大型有效载荷。2.将大型有效载荷送入地球轨道的成本效益。为了解决第一个问题，提出了一种氘聚变弹推进系统，其中热核爆轰波在具有千兆伏-兆安培质子束的小型氘圆柱形组件中点燃，该质子束从磁绝缘航天器作为千兆伏电容器在空间的真空中起作用。为了解决第二个问题，点火是由高能炸药驱动的氩离子激光器完成的，激光器在聚变爆炸中被摧毁，成为废气的一部分。
2008-12-02 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Thermal and chaotic distributions of plasma in laser driven Coulomb explosions of deuterium clusters
在这项工作中，我们探讨的可能性，从库仑簇爆炸发射的氘离子的运动是混乱的，足以类似热化。我们分析了在德克萨斯州Petawatt激光设施使用D2+ 3 He和CD 4 + 3 He集群目标的混合物进行的实验中，激光团簇相互作用驱动的核聚变反应过程。当团簇受到库仑排斥而爆炸时，高能离子的发射几乎是各向同性的。在团簇库仑爆炸的框架下，我们分析了离子的能量分布，使用麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）分布，移动MB分布（sMB）和能量分布来自对数正态（LN）的大小分布的团簇。我们表明，前两个分布再现以及实验测量的离子能量分布和融合的d-d和d-3 He反应的数量。LN分布是离子动能分布的良好代表，直到高动量，其中噪声成为主导，但高估了中子和质子产额。如果选择LN分布的参数来正确地再现聚变产额，则实验测量的高能离子谱不能很好地代表。我们的结论是，离子动能分布是高度混乱的，实际上没有区别的热化。
2015-10-20 physics.plasm-ph
Enhanced D-D Fusion Rates when the Coulomb Barrier Is Lowered by Electrons
大量未束缚的低能电子产生局部电场，降低库仑势，增加原子核对的量子隧穿几率。中子探测器观察到的氘-氘聚变反应的中性束靶实验表明，聚变产物的百分比增加与薛定谔波动力学的电子屏蔽预测一致。进行的实验证实，观察到的融合率提高与负偏置的目标主要是由于融合横截面的变化，而不是简单的加速由于静电力。
2021-06-22 nucl-ex physics.plasm-ph
Temperature measurements of fusion plasmas produced by petawatt laser-irradiated D2-3He or CD4-3He clustering gases
在德克萨斯拍瓦激光器上进行的激光团簇聚变实验中，采用了两种不同的方法来确定等离子体温度。在第一个实验中，温度是从爆炸的D2或CD 4团簇喷射出的氘离子的飞行时间数据中得出的。在第二个实验中，温度是从两个不同的核聚变反应的比率测量的，这两个反应在等离子体中同时发生：D（d，3 He）n和3 He（d，p）4 He。这两种方法所测得的温度吻合较好，表明：i）当离子在解体等离子体中运动时，离子能量分布没有明显的畸变; ii）氘离子的动能，特别是负责核聚变的最热部分的动能，很好地描述了近麦克斯韦分布。
2013-06-05 physics.plasm-ph
Large-scale Kinetic Simulations of Colliding Plasmas within a Hohlraum of Indirect Drive Inertial Confinement Fusions
本文利用高阶隐式PIC程序LAPINS大规模重现了间接驱动ICF黑腔内金等离子体与氘等离子体碰撞实验，揭示了动理学激波的形成与传播机制以及准单能氘离子经束-靶反应产生异常展宽中子的过程。
2023-09-20 physics.plasm-ph
An effective electrostatic-confinement based fusion approach
本文提出了一种新的基于静电约束的聚变方法，导出了一种新的离子束在外加电力作用下的非平衡态分布函数。该分布函数允许系统具有相当低且不显著的热能，而与每个粒子的能量无关。粒子间能量的扩散归因于存在外力时的碰撞，而对于平衡，能量的扩散是由于没有外力。氘-氘聚变的反应性，使用建议的分布函数，已计算。它示出的融合时间是可比的能量约束时间，碰撞时间和渡越时间的离子束能量大于160 keV。估计的能量增益Q（聚变功率与系统消耗的功率的比率）对于束能量160 keV和离子密度1018 cm-3为约10。由于粒子散射的能量损失的估计，并考虑在估计的能量增益。根据该模型提出了一种可能的设备的轮廓，并且该轮廓不类似于基于光束与反射光束或与背景气体或等离子体的碰撞的IEC系统中常规使用的轮廓。
2013-06-29 physics.plasm-ph
Reactor for boron fusion with picosecond ultrahigh power laser pulses and ultrahigh magnetic field trapping
与氘氚聚变相比，质子与11B的环境清洁聚变是极其困难的。当用皮秒脉冲代替纳秒激光脉冲进行热烧蚀驱动点火时，非线性引起的剧烈变化导致等离子体块的加速。这从根本上改变了经济的硼聚变测量新的雪崩点火。
2015-11-05 physics.plasm-ph
Experimental study of fusion neutron and proton yields produced by petawatt-laser-irradiated D2-3He or CD4-3He clustering gases
我们报告的实验中，得克萨斯州拍瓦激光照射氘或氘代甲烷团簇和氦-3气体的混合物，产生三种类型的核聚变反应：D（d，3 He）n，D（d，t）p和3 He（d，p）4 He。我们测量了这些反应的聚变中子和质子的产率，发现它们与基于简单的圆柱形等离子体模型的产率一致，该模型使用已知的截面和测量的等离子体参数。在我们的测量误差范围内，融合产物是各向同性分布的。等离子体温度对截面很重要，通过两种独立的方法确定：（1）氘离子飞行时间，和（2）利用D（d，3 He）n和3 He（d，p）4 He反应的中子产额与质子产额的比率。该实验产生了激光辐照氘团簇所达到的最高离子温度。
2013-10-02 nucl-ex physics.plasm-ph
The staged Z-pinch as a potential high-gain fusion energy source: Rebuttal to I. R. Lindemuth et al
磁惯性聚变技术公司一直致力于Z箍缩概念，其中高原子序数衬垫压缩聚变燃料（氘-氘或氘-氚）靶。在Lindegal等人[1]最近的出版物中，这种所谓的分段Z箍缩（SZP）概念作为潜在的高增益聚变能源的可行性受到质疑。作者尝试使用三种不同的MHD代码（Hydra、Raven和MHRDR）重现先前发表的Z-machine参数的1992年模拟结果[2-4]。他们的结论是，“没有任何可以想象的参数修改会导致使用这些其他代码的高增益融合条件”。虽然他们使用了完善的MHD代码来检查SZP概念，并纠正输入电流分布，但我们表明，他们的拉格朗日形式主义可能没有正确处理真空/线性边界。使用拉格朗日、欧拉或自适应拉格朗日-欧拉（ALE）形式主义的适当建模确实证实了在没有α加热的情况下可以预期聚变能量产生> 1 MJ，并且如果包括α加热则显著更高。结果表明，磁声冲击起着重要的作用，在预热的目标等离子体和堆积衬垫质量在衬垫/靶界面，这大大增加了冲压压力之前的捏滞时间。
2019-11-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Self-consistent kinetic simulations of lower hybrid drift instability resulting in electron current driven by fusion products in tokamak plasmas
我们提出的粒子在细胞（PIC）模拟氘等离子体中的少数高能质子，这表明了集体不稳定性负责发射附近的较低的混合频率及其谐波。模拟捕捉低混合漂移不稳定性的制度相关的托卡马克聚变等离子体，并进一步表明，激发的电磁场集体和无碰撞耦合自由能从质子到定向电子运动。这导致反平行于磁场的不对称尾部。我们专注于斜传播模式下的条件下近似的外中平面边缘在一个大型托卡马克，通过它有通过限制中心出生的融合产品香蕉轨道，有大的径向偏移。一个完全自洽的电磁相对论PIC代码表示所有的矢量场量和粒子速度在三维空间作为一个单一的空间维度的功能是用来模拟这种情况下，通过演变的初始反平行行进环束分布的3MeV质子在背景10keV麦克斯韦氘等离子体与现实的离子-电子质量比。因此，模拟展示了一个关键的建筑块α通道的情况下燃烧聚变等离子体托卡马克。
2010-10-11 physics.plasm-ph
Deuterium-Tritium Levitated Dipole Fusion Power Plants
OpenStar Technologies Limited（OpenStar科技有限公司）
本研究设计了两种首台氘氚悬浮双极聚变发电厂，通过高场REBCO磁体和中子防护结构，实现高功率输出与经济性。
2026-02-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effect of Internal Breeding of Tritium and Helium-3 on the Ignition of an ICF Fuel Pellet
通过对功率方程的动态计算，分析了惯性约束聚变（ICF）燃料芯块的自热条件和后续点火。实际上，自热条件是确定燃料可被点燃的最小参数（例如温度、密度和面密度）的标准。氘是ICF燃料的主要成分，因为大量的氘是自然可获得的。此外，在ICF中使用氘作为燃料会产生氚和氦-3。然而，纯氘具有高的点火温度（T $\geq$ 40 keV），这使得其效率低。在本文中，动力方程求解，动态，它已被表明，内部氚和氦-3生产在早期演变的压缩氘燃料引起点火在较低的预测温度。
2018-10-14 physics.plasm-ph
Feasibility Study of a Laser-Based Approach for Diagnosing Deuterium Neutrals in the Edge of Fusion Devices
在托卡马克的磁约束等离子体中，中性氘/氢（D/H）原子在能量、动量和粒子平衡以及等离子体湍流的稳定中起着重要作用。一个关键的重要聚变性能参数是基座密度。了解基座密度的形成对于未来聚变装置预测模型的发展至关重要。通常，中性粒子的测量是使用莱曼α线的光学发射光谱法获得的，这是一种线积分测量。托卡马克等离子体的特征是电子和离子密度高，中性氢原子浓度相对较低，这使得直接测量密度在一开始似乎是不可能的。我们提出了一种基于激光的方法，允许精确测量的空间和绝对大小的中性D/H的电子温度和密度的径向分布的最小知识。这依赖于中性光谱轮廓可以具有比电子光谱轮廓更大的峰值并且因此使得中性密度信号可分辨的事实。在实践中，这种方法可以与汤姆逊散射系统协同定位，并且被称为激光瑞利散射（LRS）。更具体地说，我们评估和评估两个测试用例的LRS方法：在中平面半径的国家球形环面实验（NSTX），并在小角度槽偏滤器配置的DIII-D。初步的模拟和计算将确定在中性密度范围从$ 10^{13} $到$ 10^{21} \ \text{m}^{-3} $的非相干汤姆逊散射的存在下LRS的可行性。将评估LRS的波长依赖性，以确定信号和光子生成能力的提升。
2019-12-08 nucl-ex physics.app-ph physics.plasm-ph
Molecular Dynamics Simulation of Strong Shock Waves Propagating in Dense Deuterium With the Effect of Excited Electrons
本文用电子力场方法对冲击波在重氘中的传播进行了分子动力学模拟[J. T。Su和W. A. Goddard，Phys. Rev. Lett. 99，185003（2007）]，其明确地考虑了电子的激发。系统地研究了与电子激发有关的非平衡态特征。与经典分子动力学模拟的结果相比，我们发现D-$_2$分子中的化学键导致了激波阵面附近更为复杂的激波结构。电荷分离可以导致大规模的净电荷积累，而不是形成局部偶极子层，这可能会导致额外的能量用于冲击波传播。此外，模拟结果还表明，冲击波前的分子解离是导致主冲击波中“凸点”结构的主要因素。这些结果有助于建立一个更真实的冲击波在惯性约束聚变中常用的燃料材料中传播的图像。
2016-09-07 physics.plasm-ph
Impurity effects on residual zonal flow in deuterium (D)-tritium (T) plasmas
在氘氚等离子体中，杂质对残余带状流有显著影响，当杂质的回旋半径大于（小于）主离子的回旋半径时，中尺度（俘获离子径向宽度$ρ_{bi}$和俘获电子径向宽度$ρ_{be}$之间的径向波长）残余ZF能级增加由于JET和ITER中存在具有容许浓度的各种杂质，即使对于痕量钨（W），也是如此。对于短尺度（与$ρ_{be}$相当的径向波长）区域，残余ZF水平被大多数杂质增加。在有效同位素质量较重的D-T等离子体中，非痕量杂质的存在减弱了中间残留ZF的增强趋势，而痕量W的存在对中间残留ZF的增强趋势没有影响。这些结果表明，杂质的存在可以修改剩余的ZF，并可能进一步影响ZF调节湍流以及相关的异常输运和磁聚变等离子体中的约束。潜在的相关性，我们的研究结果的实验观察和模拟结果进行了讨论。
2017-08-15 physics.plasm-ph
Stopping power of high-density alpha-particle clusters in warm dense deuterium-tritium fuels
本文结合介电函数理论与LAPINS模拟，研究温密氘氚燃料中高密度α粒子团簇的集体阻止本领，揭示尾波相干叠加增强及其向退相干状态的转变。
2023-04-28 physics.plasm-ph
Coulomb cluster explosion boosted by a quasi-dc pulse -- diagnostic tool and ultimate test of laser fusion efficiency in clusters
为了大幅度提高激光引发氘团簇库仑爆炸中核聚变产生的中子的输出，我们提出用准$dc$电脉冲将产生的离子加速到$D^+ + D$碰撞截面最大的能量。用$D^+$离子轰击然后轰击富氘固态阴极，这允许通过（a）完全去除阻碍离子核的库仑爆炸的电子云，（b）利用高达100%的团簇离子与高密度填充核碰撞，以及（c）在单次$D^+ + D$碰撞中达到中子产生的高度增加的横截面，特别是通过使用多层靶。我们还考虑使用E脉冲加速诊断的目的。
2018-05-05 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Fast-Ion Deuterium Alpha spectroscopic observations of the effects of fishbones in the Mega-Ampere Spherical Tokamak
利用新安装的快离子氘α谱仪（FIDA），研究了低频（20-50 kHz）环形模数为n \geq 1的啁啾高能粒子模对MAST等离子体中快离子布居的影响。从FIDA诊断的结果，并讨论了这些模式，被称为鱼骨，在等离子体中的反向剪切光的理论认识。快离子人口的测量结果显示，在真实的和速度空间的鱼骨的结果，快速离子的强重新分配。在鱼骨演化过程中的时间分辨测量显示，快离子的径向重新分布，其能量高达初级束注入能量的95%。在有限范围的操作场景中观察到FIDA信号的变化与磁场扰动的峰值时间导数之间的相关性。在某些情况下，由鱼刺引起的信号的瞬时减小可达到模式开始之前的信号强度的50%。
2013-04-24 physics.plasm-ph
Species separation and modification of neutron diagnostics in inertial-confinement fusion
采用离子Fokker-Planck模型研究了边缘点火低温DT惯性约束聚变（ICF）靶热点中氘（D）和氚（T）的不同行为。相对于等效的单组分模型，T在靶内爆的停滞阶段具有更高的密度和更高的温度。此外，停滞的热点被发现是较低的密度，但比在单物种的情况下更热。结果，在热点中的熔合反应产率显著增加。聚变中子诊断的内爆发现一个更大的离子温度推导出DT反应比DD反应，与NIF的实验结果吻合得很好。因此，ICF靶设计应明确考虑离子动力学效应。
2014-06-27 physics.plasm-ph
Ion Temperature Inference from Neutron Counting in Maxwellian Deuterium Plasmas
本文提出了一种通过中子计数推断氘离子温度的方法，适用于磁化靶聚变应用，无需直接视线即可实现时间分辨诊断。
2026-01-04 physics.app-ph physics.ins-det physics.plasm-ph
Expansion of nanoplasmas and laser-driven nuclear fusion in single exploding clusters
激光照射的团簇或纳米液滴的膨胀在很大程度上取决于传递给电子的能量的量，并且可以通过使用适当形状的激光脉冲来控制。本文利用自洽动力学模型分析了团簇中电子的热能与静电能之比增大时，团簇从准中性、类流体动力学膨胀区向库仑爆炸区的转变.结果表明，一个合适的双泵照射方案可以产生混合膨胀制度，其中一个缓慢的流体动力学膨胀，其次是快速CE，导致离子超车，并产生多个离子流以不同的速度膨胀。三维分子动力学模拟也证明了这一点，它可以用来实现同氘团簇和异氘氚团簇的团簇内聚变反应。
2008-07-25 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Fast particle-driven ion cyclotron emission (ICE) in tokamak plasmas and the case for an ICE diagnostic in ITER
离子回旋频率范围内的快粒子驱动波（离子回旋辐射或ICE）为许多托卡马克装置中的受限和逃逸快离子提供了有价值的诊断。这是一种被动的、非侵入性的诊断方法，与ITER中氘氚等离子体的高辐射环境兼容，可以提供有关该设备中聚变α粒子和束离子的重要信息。在JET中，来自受限聚变产物的ICE与聚变反应速率的比例线性超过6个数量级，并提供了α粒子约束接近经典的证据。在TFTR中，从等离子体边缘的超Alfvénic α粒子中观察到ICE。DIII-D中的束驱动ICE的强度与鱼骨激发期间的中子速率下降的相关性比来自更直接的束离子损失诊断的信号更强。在ASDEX Upgrade中，ICE由超Alfvénic DD聚变产物和亚Alfvénic氘束离子产生。
2014-12-12 physics.plasm-ph
NeSST: A Python Tool for Neutron Spectra and Synthetic Diagnostics in Inertial Confinement Fusion
Centre for Inertial Fusion Studies, The Blackett Laboratory, Imperial College London（惯性聚变研究中心，布莱克特实验室，帝国理工学院）
提出开源Python包NeSST，通过快速构建一次和单次散射中子谱，结合核数据、相对论修正、面密度不对称性及合成飞行时间诊断，实现ICF中子谱的快速模拟与拟合。
2026-05-23 nucl-ex physics.plasm-ph
Sustained neutron production from a sheared-flow stabilized Z-pinch
剪切流稳定的$Z$箍缩已经证明了长寿命的等离子体与融合相关的参数。这封信介绍了第一个实验结果，证明了聚变$Z$ -箍缩实验（FuZE）的持续准稳态中子产生，该实验使用20%氘/80%氢的混合物（按体积计）。在约$16~μ$ s的等离子体静止期间，用约$200$ kA的箍缩电流可重复地观察到持续约$5~μ$ s的中子发射。平均中子产额估计为$\left ( 1.25\pm 0.45 \right )\times 10^{5}$中子/脉冲，并与氘浓度的平方成比例。与中子信号一致，$1-2$ keV的等离子体温度和大约$10^{17}$ cm $^{-3}$与$0.3$ cm箍缩半径的密度用完全集成的诊断测量。
2019-02-24 physics.plasm-ph
Controlled Shock Shells and Intracluster Fusion Reactions in the Explosion of Large Clusters
利用两个不同强度的连续激光脉冲和适当的时间延迟，可以对超大型氘团簇（$\sim 10^6 - 10^7$原子）库仑爆炸中的离子相空间动力学进行剪裁.对于合适的激光参数（强度和延迟），大规模的冲击壳在爆炸过程中形成，从而大大增加了单个爆炸集群内的聚变反应的概率。为了分析离子动力学和评估团簇内反应速率，使用一维理论，该理论近似地解释了电子从团簇中的排出。据发现，对于非常大的集群（初始半径$\sim$ 100 nm），和最佳的激光参数，集群内融合产率变得可比的集群间融合产率。三维粒子模拟结果的有效性得到证实。
2006-04-18 physics.plasm-ph
Laser-Wakefield-Driven Photonuclear and Laser-Driven DD Fusion Neutron Sources for Fast Neutron Capture: A Start-to-End Simulation Study
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Tau Systems Inc（Tau系统公司）；University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）
本文通过模拟比较了激光等离子体场加速驱动的光核中子源和DD聚变中子源，研究了其在r过程相关快速中子捕获中的应用，并提出了设计准则。
2026-05-18 physics.plasm-ph
Simulation and assessment of ion kinetic effects in a direct-drive capsule implosion experiment
第一次模拟采用动力学处理的燃料和壳离子模型惯性约束聚变实验，包括结果表明，在改变聚变燃烧的动力学物理过程的重要性。分析了在OMEGA装置上用氘、氚和氦-3两种不同气体填充进行的一对直接驱动密封舱内爆。在内爆激波收敛过程中，观察到高度非麦克斯韦离子速度分布以及离子种类之间的密度和温度分离。燃料扩散到胶囊壳被确定为一个主要的过程，降低聚变燃烧性能。
2016-10-12 physics.plasm-ph
Effects of size of an oxide layer on the surface properties of lithium irradiated by deuterium plasma
本研究探究氧化膜生长对聚变装置面向等离子体表面锂膜氘循环特性的影响，明确氧杂质的成层机制，并提出通过测量氘粒子反射概率测定氧化层厚度的可行方法。
2024-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atom-ph
Laser-driven neutron source from high temperature D-D fusion reactions
本文报道了一种激光驱动的高温氘-氘聚变高产额（$>10^8$ /J）和高峰值通量（$>10^{25}$ /cm $^2$ /s）中子源。实验中的中子产额和聚变温度（$\sim 200$ keV）分别比以往任何激光诱导的D-D聚变反应高出两个数量级和一个数量级。高温等离子体是从薄的（$\sim 2\,μ$ m），固体密度氘靶，由低温射流产生，由140 fs，130 J petawatt激光器与F/3离轴抛物面和等离子体镜实现快速体积加热的目标照射。这里实现的聚变温度和中子通量表明，未来的激光实验可以利用中子来诊断等离子体条件，并更接近于天体物理学相关核物理的实验室研究。
2020-11-11 physics.plasm-ph
Inverse Rendering of Fusion Plasmas: Inferring Plasma Composition from Imaging Systems
本研究提出聚变等离子体可微渲染逆渲染管线，可整合任意等离子体量表示到非线性优化框架，能仅靠成像等数据反推多种等离子体参数，且适配真实成像系统的非理想条件。
2024-08-14 cs.GR physics.plasm-ph
On the Upper Bound of Non-Thermal Fusion Reactivity with Fixed Total Energy
本研究探讨了在总能量恒定下非热反应物与热Maxwellian背景反应物共存时的聚变反应性上限，通过Lagrange乘数法和Monte Carlo方法优化速度分布，发现D-T和p-B11场景下最大反应性可提升50%至300%。
2024-04-25 physics.plasm-ph
On the change in Inertial Confinement Fusion Implosions upon using an ab initio multiphase DT equation of state
改进氘-氚（DT）的状态方程（EoS）的描述最近已经显示出显著改变惯性约束聚变（ICF）靶的增益（Hu等人，PRL 104，235003（2010））。在这里，我们使用先进的多相状态方程（EoS），从头计算的基础上，从19 K开始在DT冰中进行流体动力学模拟的激光脉冲形状的全面优化。热核增益被证明是一个强大的估计超过可能的不确定性的EOS。两种不同的目标设计进行了讨论，冲击点火和自燃。在第一种情况下，通过稍微增加激光能量，可以恢复面密度和热核能量。在第二种情况下，需要一个较低的飞行时间，导致显着的延迟（3 ns）的冲击定时的内爆。
2011-05-27 physics.plasm-ph
Monitoring of nanoplasmonics-assisted deuterium production in a polymer seeded with resonant Au nanorods using in situ femtosecond laser induced breakdown spectroscopy
本研究利用原位飞秒激光诱导击穿光谱证实，在掺杂共振金纳米棒的聚合物中，高强度飞秒激光脉冲通过局域表面等离子体场增强效应诱导氘产生，且嬗变程度随激光能量线性增加。
2023-12-27 physics.optics physics.plasm-ph
Monte Carlo Simulations of Suprathermal Enhancement in Advanced Nuclear Fusion Fuels
HB11 Energy Holdings Pty Ltd（HB11能源控股私人有限公司）；The University of New South Wales（新南威尔士大学）；Macquarie University（麦考瑞大学）
本文通过蒙特卡洛模拟研究高温粒子增强对D-T、氘、¹¹BH₃和¹¹BHDT燃料燃烧动态的影响，发现纯氘中的超热临界性预测被高估，仅D-T在无中子泄漏时存在临界态，¹¹BH₃中4MeV能量的快质子可最大化超热增强。
2026-04-08 physics.comp-ph physics.plasm-ph
A high-efficiency proton-boron fusion scheme taking into account the effects of quantum degeneracy
本文提出将MeV质子束注入准等熵压缩的量子简并硼靶的高效p-$^{11}$B聚变方案，利用量子简并降低阻止本领，使聚变产额提升数个数量级，并确定了实现能量倍增因子大于1所需的最小靶密度。
2023-04-17 physics.plasm-ph
Will NIF Work
为了现代社会的可持续性，必须开发新的清洁和丰富的能源。氢同位素氘和氚的核聚变如果成功，可能会对满足这一需求做出重大贡献。美国在实现实用的惯性约束聚变（ICF）方面做出了重要努力，该技术已在劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发了数十年。国家点火装置（英语：National Ignition Facility）（NIF）是一个巨大的激光器，用于多次冲击，从而准等熵压缩氘氚（DT）胶囊到高密度和温度，其中聚变率与密度平方乘以温度的四次方成正比。NIF要成功工作必须解决的主要问题是消除瑞利-泰勒（Rayleigh-Tailor，R-T）不稳定性，R-T不稳定性通过NIF激光驱动的动态压缩实现DT的温度降低而毒害聚变反应。今天的主要技术问题是凝聚态物质和材料物理（CMMP），而不是激光技术和等离子体物理。为了使R-T不稳定性的增长最小化而必须完成的燃料舱CMMP还有待完成。根据今天所知道的，NIF不太可能产生实际数量的聚变能量。
2009-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Primary Neutron Spectra in Ion Vlasov-Fokker-Planck Simulations
本研究针对现有流体和PiC方法计算中子能谱的局限，提出在离子Vlasov-Fokker-Planck模拟中通过五维积分计算中子能谱的方法，实现于iFP代码，可更准确反映分布偏离麦克斯韦分布的影响，助力模拟与实验的基准比对。
2023-05-03 physics.plasm-ph
Extracting temperature of plasma through fusion reactions within a transport approach
本研究结合粒子模拟模型与随机方法模拟氘团簇库仑爆炸及聚变反应，发现氘核数对数正态分布下中高能氘核主导加权产额比，据此提取的有效温度高于能谱拟合结果，局域密度涨落显著影响该比值。
2025-08-13 nucl-ex nucl-th physics.plasm-ph
