KR101705271B1 - 핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 및 핵융합 방법 - Google Patents

핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 및 핵융합 방법 Download PDF

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Abstract

핵융합 반응을 비교적 고효율로 유기시킬 수 있고, 또한 장치를 소형화하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 핵융합 장치(1)는 중수소 또는 3중수소를 함유하는 타겟 기판(7a)과, 타겟 기판(7a) 상에 적층되고, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 박막층(7b)을 포함하는 핵융합 타겟재(7)와 핵융합 타겟재(7)를 수납하는 진공 용기(5)와, 핵융합 타겟재(7)의 박막층(7b)을 향해서, 연속한 2개의 제1 및 제2 펄스 레이저광(P1, P2)을 조사하는 레이저 장치(3)를 구비하고, 제1 펄스 레이저광(P1)의 강도는 제2 펄스 레이저광(P2)의 강도보다 작고, 또한 타겟 기판(7a)으로부터 박막층(7b)을 박리할 수 있는 값으로 설정되어 있다.

Description

핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 및 핵융합 방법{NUCLEAR FUSION TARGET, NUCLEAR FUSION DEVICE, AND NUCLEAR FUSION METHOD}
본 발명은 레이저광을 이용하는 핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 및 핵융합 방법에 관한 것이다.
종래부터, 소형이고 염가인 장치를 이용하여 고제어로 핵융합을 발생시키기 위해서 레이저광을 이용하는 것이 검토되고 있다. 또한, 최근의 연구에 의해, 레이저 장치를 이용한 핵융합 반응에 의한 중성자 발생 효율의 대폭적인 향상이 기대되고 있고, 이와 같은 핵융합 반응을 이용한 중성자의 발생 방법은 핵분열 반응과 비교해서 보다 안전한 방법으로서 기대되고 있다.
레이저광을 이용한 핵융합 발생 방법의 종래예로서는 이하 비특허 문헌 1 및 이하 특허 문헌 1의 것이 알려져 있다. 이하 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는 마이라(mylar) 등의 박막에 중수소(重水素) 치환 플라스틱을 도포해서 이루어지는 조사 부재에, 레이저광을 순간적으로 조사하여 고에너지의 수소 원자핵을 발생시키고, 이 수소 원자핵을 조사 부재로부터 소정 거리정도 떨어져서 배치한 타겟 부재에 조사시켜서 핵융합 반응을 유기(誘起)시킨다. 또, 하기 비특허 문헌 1에 기재된 방법에서는 알루미늄판에 중수소 치환 폴리에틸렌(C2D4)X을 성막(成膜)해서 작성된 타겟재에 소정의 시간 간격(300psec)으로 2개의 레이저 펄스를 연속적으로 입사시켜서 핵융합 반응을 유기시킨다.
선행 기술 문헌
특허 문헌
특허 문헌 1 : 일본 특개 2002－107494호 공보
비특허 문헌
비특허 문헌 1 : G. Pretzler, et al., “Neutron production by 200 mJ ultrashort laserpulses”, Physical Review E, Volume 58, Number 1, The American Physical Society, July 1998, p.1165 - 1168
그렇지만, 상술한 비특허 문헌 1에 기재된 핵융합 발생 방법에서는 2개의 레이저 펄스 중 1번째의 레이저 펄스에 의해 타겟재를 플라즈마화한 후, 2번째의 레이저 펄스에서 플라즈마 중의 이온을 고온화하여 열핵융합을 유기시킨다고 하는 것이기 때문에, 플라즈마 중의 이온 농도를 최적값으로 하여 효율 좋게 열핵융합 반응을 발생시키기 위해서 비교적 큰 에너지의 레이저광이 필요하다. 또, 상술한 특허 문헌 1에 기재된 핵융합 발생 방법에서는 에너지 효율을 충분히 얻을 수 없다. 그 결과, 양자의 방법에서는 높은 에너지 효율로 핵융합 반응을 발생시키는 것이 곤란한 경향이 있다.
그래서 본 발명은 따른 과제에 감안하여 이루어진 것이고, 핵융합 반응을 비교적 고효율로 유기시킬 수 있고, 또한 장치를 소형화할 수 있는 핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 및 핵융합 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 핵융합 타겟재는, 레이저광을 조사하여 핵융합 반응을 발생시키기 위한 핵융합 타겟재로서, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 제1 막두께를 가지는 제1 타겟층과; 제1 타겟층 상에 적층되고, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 제1 막두께보다 얇은 제2 막두께를 가지는 제2 타겟층을 구비한다.
또는 본 발명의 핵융합 장치는, 상술한 핵융합 타겟재와 핵융합 타겟재를 수납하는 진공 용기와, 핵융합 타겟재의 제2 타겟층을 향해서, 연속한 2개의 제1 및 제2 펄스광을 포함하는 레이저광을 조사하는 레이저광 조사부를 구비하고, 제1 펄스광의 강도는 제2 펄스광의 강도보다 작고, 또한 제1 타겟층으로부터 제2 타겟층을 박리할 수 있는 값으로 설정되어 있다.
또는 본 발명의 핵융합 방법은, 레이저광을 조사하여 핵융합 반응을 발생시키기 위한 핵융합 방법으로서, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 제1 막두께를 가지는 제1 타겟층과, 제1 타겟층 상에 적층되고, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 제1 막두께보다 얇은 제2 막두께를 가지는 제2 타겟층을 가지는 핵융합 타겟재를, 진공 중에 배치하는 단계와; 핵융합 타겟재의 제2 타겟층을 향해서, 연속한 2개의 제1 및 제2 펄스광을 포함하는 레이저광을 조사하는 단계를 구비하고, 제1 펄스광의 강도는 제2 펄스광의 강도보다 작고, 또한 제1 타겟층으로부터 제2 타겟층을 박리할 수 있는 값으로 설정되어 있다.
이와 같은 핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 또는 핵융합 방법에 의하면, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 제1 및 제2 타겟층의 2층을 포함하는 핵융합 타겟재를 진공 중에 배치하고, 박막층인 제2 타겟층을 향해서 제1 펄스광을 조사하는 것에 의해, 제2 타겟층을 제1 타겟층으로부터 박리시킬 수 있다. 그 후, 제1 펄스광에 연속하는 제2 펄스광을 소정의 시간 간격을 두고 제2 타겟층에 조사하는 것에 의해, 제1 타겟층으로부터 발생한 이온 빔을 소정 거리 떨어진 제2 타겟층을 향해서 충분히 가속할 수 있으므로, 제1 타겟층에 고에너지의 이온 빔을 조사할 수 있다. 그 결과, 제1 타겟층 근방에 있어서 핵융합 반응을 고효율로 발생시킬 수 있고, 중성자의 발생 효율도 향상한다. 아울러, 2층의 타겟층을 포함하는 타겟재를 채용하는 것에 의해 장치의 소형화도 용이하게 된다.
본 발명에 의하면, 핵융합 반응을 비교적 고효율로 유기시킬 수 있고, 또한 장치를 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 관한 핵융합 장치(1)의 구조를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 핵융합 장치에 있어서 핵융합 반응의 유기 상태를 나타내는 개념도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 핵융합 장치 및 핵융합 방법의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 또, 각 도면은 설명을 위해서 작성된 것이고, 설명의 대상 부위를 특히 강조하도록 도시되어 있다. 이 때문에, 도면에 있어서 각 부재의 치수 비율은 반드시 실제의 것과는 일치하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 관한 핵융합 장치(1)의 구조를 나타내는 개략 구성도이다. 이 핵융합 장치(1)는 레이저광의 조사에 의해 핵융합 반응을 유기시켜서 중성자를 생성하기 위한 장치이고, 레이저광을 조사하는 레이저 장치(레이저광 조사부; 3), 내부가 진공 상태로 유지된 진공 용기(5), 진공 용기(5) 내에 수납된 핵융합 타겟재(7)를 구비한다.
레이저 장치(3)는 펄스폭이 100fs 정도인 초단(超短) 펄스 레이저광을 조사 가능하고, 레이저 매질로서 예를 들어, 티탄 사파이어 결정을 들 수 있고, 빔 분할부나 펄스 지연부 및 빔 결합부 등을 내장한 장치이다. 또, 레이저 장치(3)는 초단 펄스 레이저광을 소정의 시간 간격(예를 들어, 수 100ps 간격)으로 연속해서 조사하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 이 레이저 장치(3)는 진공 용기(5) 내의 핵융합 타겟재(7)를 향해서 초단 펄스를 조사하도록 배치되어 있다.
핵융합 타겟재(7)는 타겟 기판(제1 타겟층; 7a), 타겟 기판(7a) 상에 적층된 박막층(제2 타겟층; 7b)을 포함하는 2층 구조를 이루고 있고, 타겟 기판(7a)이 박막층(7b)측의 면을 레이저 장치(3)측을 향하도록 지지되어 있다.
이 타겟 기판(7a)은 중수소 또는 3중수소를 포함하는 막두께 수백㎛ ~ 약 1 mm의 평판 형상 고체 재료로서, 고체 재료 중의 수소가 중수소 또는 3중수소로 치환된 것이다. 예를 들어, 타겟 기판(7a)의 재료로서는 폴리스틸렌(C8H8)X을 대표로 하는 플라스틱 등의 탄소 및 수소를 함유하는 유기 재료 중의 수소를 중수소로 치환한 중수소 치환 폴리스틸렌(C8D8)X이 이용된다.
상기 조성의 타겟 기판(7a) 상에 적층되는 박막층(7b)은 중수소 또는 3중수소를 포함하는 타겟 기판(7a)보다 얇은 1㎛ 이하 막두께를 가지는 금속 박막이고, 금속 박막에 중수소 또는 3중수소를 흡장(吸藏)시킨 것이다. 예를 들어, 박막층(7b)으로서는 수소를 흡장하기 쉬운 티탄이나 팔라듐 등의 중금속이 이용되고, 이와 같은 중금속을 타겟 기판(7a) 상에 수nm ~ 수십nm의 막두께로 증착한 후에 중수소를 흡장시키는 것에 의해 박막층(7b)이 형성된다.
여기서, 타겟 기판(7a) 및 박막층(7b)에는 중수소 또는 3중수소 중 어느 하나를 함유시켜도 되고, 양쪽을 적절한 비율로 함유시켜도 된다.
다음에, 상술한 핵융합 장치(1)에 있어서 핵융합 반응의 유기 수순에 대해서 상세 설명함과 아울러, 본 실시 형태에 따른 레이저광을 이용한 핵융합 방법에 대해서 설명한다.
우선, 핵융합 장치(1)를 준비하고, 진공 용기(5) 내에 레이저 장치(3)의 레이저 조사 방향에 대해서 박막층(7b)을 대향시키도록 핵융합 타겟재(7)를 배치한 후, 진공 용기(5)의 내부를 소정의 진공도까지 진공화시킨다.
그 후, 레이저 장치(3)로부터 펄스폭이 100fs 정도인 제1 펄스 레이저광을, 핵융합 타겟재(7)의 박막층(7b)에 조사한다. 추가로, 그 직후에, 제1 펄스 레이저광에 소정 시간 간격을 두고 연속해서, 펄스폭이 100fs ~ 1ps 정도인 제2 펄스 레이저광을, 레이저 장치(3)로부터 핵융합 타겟재(7)의 박막층(7b)에 조사한다. 여기서, 제2 펄스 레이저광은 박막층(7b)에 있어서 프리플라즈마를 생성하기 위해서 프리펄스 레이저를 포함하고 있어도 좋다.
이 때, 제1 펄스 레이저광의 강도가 1015W/㎠ 단위의 값, 제2 펄스 레이저광의 강도가 1018W/㎠ 단위의 값으로 설정되고, 제2 펄스 레이저광의 강도에 비해 제1 펄스 레이저광의 강도가 충분히 작아진다. 이 제1 펄스 레이저광의 강도는 박막층(7b)이 타겟 기판(7a)으로부터 박리되고, 또한 박막층(7b)의 재료가 플라즈마화되지 않을 정도의 강도로 되어 있다. 또, 제1 펄스 레이저광과 제2 펄스 레이저광의 시간 간격은 박막층(7b)이 타겟 기판(7a)으로부터 박리되어서 1 ~ 10㎛의 거리만큼 비상(飛翔)하는 정도의 값으로서, 수 100ps로 설정된다. 즉, 본 명세서에 있어서, 「연속한 2개의 펄스광」이란 박막층(7b)이 타겟 기판(7a)으로부터 박리되어서 1 ~ 10㎛의 거리만큼 비상하는 정도의 시간 간격을 가지는 2개의 펄스광을 말한다.
도 2는 핵융합 장치(1)에 있어서 핵융합 반응의 유기 상태를 나타내는 개념도이다. 상기와 같이 제1 펄스 레이저광(P1) 및 제2 펄스 레이저광(P2)의 강도 및 시간 간격을 설정하는 것에 의해, 제1 펄스 레이저광(P1)의 조사 직후에, 박막층(7b)이 타겟 기판(7a)으로부터 박리되고, 그 후 박막층(7b)과 타겟 기판(7a)의 거리(D1)가 1 ~ 10㎛ 정도로 된 타이밍에서, 박막층(7b)에 제2 펄스 레이저광(P2)이 조사된다. 그 결과, 제2 펄스 레이저광(P2)의 박막층(7b)으로의 조사에 따라서, 박막층(7b)에 있어서 중수소 이온(I)이 생성되고, 이 중수소 이온(I)이 박막층(7b)과 타겟 기판(7a)의 사이에서 충분히 가속되어서 타겟 기판(7a)에 충돌한다. 이에 따라서, 타겟 기판(7a) 내부의 중수소와 이온(I)의 사이에서 DD 핵융합 반응이 유기되고, 그 결과 생성된 중성자(N)가 진공 용기(5)의 외부를 향해서 방출된다.
또한, 제2 펄스 레이저광(P2)의 조사 타이밍은 중수소 이온이 충분히 가속하기 위해서는 거리(D1)가 1㎛ 이상으로 된 타이밍인 것이 바람직하고, 또한 중수소 이온이 확산해서 타겟 기판(7a)에 도달하는 중수소 이온의 밀도가 낮지 않도록, 거리(D1)가 10㎛ 이하로 된 타이밍인 것이 바람직하다.
이상 설명한 핵융합 장치(1) 및 그것을 이용한 핵융합 방법에 의하면, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 타겟 기판(7a) 및 박막층(7b)의 2층을 포함하는 핵융합 타겟재(7)를 진공 용기(5) 중에 배치하고, 박막층(7b)을 향해서 제1 펄스 레이저광을 조사하는 것에 의해, 박막층(7b)을 타겟 기판(7a)으로부터 박리시킬 수 있다. 그 후, 제1 펄스 레이저광에 연속하는 제2 펄스 레이저광을 소정 시간 간격을 두고 박막층(7b)에 조사하는 것에 의해, 박막층(7b)으로부터 발생한 이온 빔을 소정 거리 떨어진 타겟 기판(7a)을 향해서 충분히 가속할 수 있으므로, 타겟 기판(7a)에 고에너지의 이온 빔을 조사할 수 있다. 그 결과, 타겟 기판(7a) 내부에 있어서 핵융합 반응을 고효율로 발생시킬 수 있고, 그 핵융합 반응에 따른 중성자의 발생 효율도 향상한다. 아울러, 2층으로 이루어지는 핵융합 타겟재(7)를 진공 용기(5) 내에 배치하는 구성을 채용하는 것에 의해, 종래와 같이 대규모 가속기나 원자로를 필요로 하지 않기 때문에, 장치의 소형화도 용이하게 된다.
특히, 본 실시 형태에 의하면, 지향성을 가진 이온 빔을 타겟재에 충분히 가속시키고 충돌시켜서 핵융합을 유기시키므로, 낮은 레이저 에너지 조건의 경우, 종래의 레이저광을 이용한 열핵융합에 비교하여, 투입 에너지에 대해서 보다 많은 중성자를 발생시킬 수 있고, 고에너지 효율을 달성할 수 있다.
여기서, 타겟 기판(7a)은 수소를 함유하는 고체 재료 중의 수소가 중수소 또는 3중수소로 치환된 것이므로, 진공 용기(5) 내에서의 타겟 기판(7a)의 배치 구조가 간략화되는 것과 아울러, 타겟 기판(7a)으로의 박막층(7b)의 적층도 용이하게 된다. 또한, 박막층(7b)은 중수소 또는 3중수소를 흡장한 금속 박막이므로, 타겟 기판(7a)으로의 적층 프로세스가 용이하게 된다. 따라서, 전체적으로 핵융합 타겟재(7)의 제조 공정 및 핵융합 장치(1)로의 조립 공정이 단순화된다.
또한, 본 발명은 전술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 핵융합 타겟재(7)의 재료로서는 다른 재료를 이용하는 것도 가능하다.
예를 들어, 타겟 기판(7a)으로서는 중수(重水; D2O 또는 T2O)를 동결하여 고체화한 중수 블록을 이용해도 좋다. 이 경우, 박막층(7b)을 형성할 때, 중수가 녹지 않도록 충분히 온도 관리된 환경 안에서 박막층(7b)을 증착해서 형성한다. 또, 핵융합 유기를 위한 레이저광을 조사 중에도 동일하게 온도 관리된 환경 안에서 행한다.
또, 박막층(7b)으로서는 박막 필름 형상의 중수소 치환 폴리스틸렌(C8D8)X 등의 고체 재료 중 수소가 중수소 또는 3중수소로 치환된 것을 이용하고, 타겟 기판(7a) 상에 그 박막 필름을 적층한 것을 이용해도 좋다.
또, 본 실시 형태의 응용예로서, 이온 가속 장치를 실현할 수도 있다. 이 이온 가속 장치는 기본 구성을 핵융합 장치(1)와 동일하게 하여, 핵융합 타겟재(7)의 타겟 기판(7a)의 구성 부재만을 변경한다. 즉, 타겟 기판(7a)의 재료를 중수소나 3중수소를 포함하지 않는 막형상 부재, 예를 들어 막두께가 약 10㎛인 유기 필름으로 하고, 이 유기 필름 상에 중수소 흡장 티탄인 박막층(7b)을 적층시킨 것을 타겟재로서 이용한다. 이와 같은 이온 가속 장치에 의하면, 제1 펄스 레이저광과 제2 펄스 레이저광을 포함하는 더블 펄스 레이저광을 타겟재에 조사하는 것에 의해, 박막층(7b)으로부터 외부로 향해서 가속 이온을 발생시킬 수 있다.
여기서, 제1 타겟층은 수소를 함유하는 고체 재료 중의 수소가 중수소 또는 3중수소로 치환된 것이 적합하다. 이 경우, 제1 타겟층의 배치 구조가 간략화되는 것과 아울러, 제2 타겟층의 적층도 용이하게 된다.
또, 제2 타겟층은 중수소 또는 3중수소를 흡장한 금속 박막인 것도 적합하다. 이러한 구성을 적용하면, 제1 타겟층 상으로의 적층 프로세스가 용이하게 된다.
또한, 제2 타겟층은 수소를 함유하는 고체 재료 중의 수소가 중수소 또는 3중수소로 치환된 것도 적합하다. 이러한 구성을 적용하면, 제2 타겟층의 제1 타겟층 상으로의 적층 프로세스가 용이하게 된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 레이저광을 이용하는 핵융합 타겟재, 핵융합 장치, 및 핵융합 방법을 이용 용도로 하여, 핵융합 반응을 비교적 고효율로 유기시킬 수 있고, 또한 장치를 소형화할 수 있는 것이다.
1ㆍㆍㆍ핵융합 장치,
3ㆍㆍㆍ레이저 장치(레이저광 조사부),
5ㆍㆍㆍ진공 용기,
7ㆍㆍㆍ핵융합 타겟재,
7aㆍㆍㆍ타겟 기판(제1 타겟층),
7bㆍㆍㆍ박막층(제2 타겟층),
P1ㆍㆍㆍ제1 펄스 레이저광(제1 펄스광),
P2ㆍㆍㆍ제2 펄스 레이저광(제2 펄스광).

Claims (6)

  1. 핵융합 타겟재와,
    상기 핵융합 타겟재를 수납하는 진공 용기와,
    상기 핵융합 타겟재의 제2 타겟층을 향해서, 연속한 2개의 제1 및 제2 펄스광을 포함하는 레이저광을 조사하는 레이저광 조사부를 구비하고,
    상기 제1 펄스광의 강도는 제2 펄스광의 강도보다 작고, 또한 제1 타겟층으로부터 상기 제2 타겟층을 박리할 수 있는 값으로 설정되어 있고,
    상기 핵융합 타겟재는 핵융합 반응을 발생시키기 위한 핵융합 타겟재로서,
    중수소(重水素) 또는 3중수소를 함유하는 제1 막두께를 가지는 평판 형상의 제1 타겟층과,
    상기 제1 타겟층 상에 적층되고, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 상기 제1 막두께보다 얇은 제2 막두께를 가지는 제2 타겟층을 구비하는 것을 특징으로 하는 핵융합 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 타겟층은 수소를 함유하는 고체 재료 중의 수소가 중수소 또는 3중수소로 치환된 것을 특징으로 하는 핵융합 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 타겟층은 중수소 또는 3중수소를 흡장(吸藏)한 금속 박막인 것을 특징으로 하는 핵융합 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 타겟층은 수소를 함유하는 고체 재료 중의 수소가 중수소 또는 3중수소로 치환된 것을 특징으로 하는 핵융합 장치.
  5. 삭제
  6. 핵융합 반응을 발생시키기 위한 핵융합 방법으로서,
    중수소 또는 3중수소를 함유하는 제1 막두께를 가지는 제1 타겟층과, 상기 제1 타겟층 상에 적층되고, 중수소 또는 3중수소를 함유하는 상기 제1 막두께보다 얇은 제2 막두께를 가지는 제2 타겟층을 가지는 핵융합 타겟재를, 진공 중에 배치하는 단계와,
    상기 핵융합 타겟재의 제2 타겟층을 향해서, 연속한 2개의 제1 및 제2 펄스광을 포함하는 레이저광을 조사하는 단계를 구비하고,
    상기 제1 펄스광의 강도를, 제2 펄스광의 강도보다 작고, 또한 상기 제1 타겟층으로부터 상기 제2 타겟층을 박리할 수 있는 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 핵융합 방법.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101269098B1 (ko) 2011-12-23 2013-05-29 한국원자력연구원 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 가지는 이중층 타겟
FR2988897B1 (fr) * 2012-03-27 2014-05-09 Ecole Polytech Production d'energie par des reactions de fusion nucleaires aneutroniques initiees par lasers
JP5986476B2 (ja) * 2012-10-16 2016-09-06 浜松ホトニクス株式会社 レーザ核融合装置、及び、核融合生成方法
WO2014133623A2 (en) * 2012-12-13 2014-09-04 Lawrence Livermore National Security, Llc Fusion target projectile accelerator
FR3008822B1 (fr) * 2013-07-22 2015-09-18 Ecole Polytech Creation d'isotopes par faisceaux laser
CZ306319B6 (cs) * 2013-07-30 2016-11-30 Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I. Pevný terč pro nukleární fúzi, zařízení na vytváření nukleární fúze s tímto pevným terčem a způsob vytváření nukleární fúze na tomto zařízení
KR101623152B1 (ko) 2013-12-31 2016-05-23 한국원자력연구원 레이저 유도 입자 가속을 위한 필름 타겟 및 그 제작 방법
US20180374587A1 (en) * 2015-12-04 2018-12-27 Ih Ip Holdings Limited Methods and Apparatus for Triggering Exothermic Reactions
WO2018118053A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-28 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole neutron generators and methods to generate neutrons in a downhole environment
CN108877960A (zh) * 2017-05-15 2018-11-23 陈鹏玮 Icf冷冻靶装置及icf屏蔽罩开启速度最优方法
NZ760149A (en) * 2017-06-05 2022-09-30 Takao Sakase Method and system for surface modification of substrate for ion beam target
US10462893B2 (en) 2017-06-05 2019-10-29 Neutron Therapeutics, Inc. Method and system for surface modification of substrate for ion beam target
RU2687289C1 (ru) * 2017-11-23 2019-05-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора
CN109326963B (zh) * 2018-10-11 2020-05-08 陈红婷 一种自由电子能量调控器
CN111050457A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 西京学院 一种基于激光诱导等离子体改进中子产率的装置及方法
CN112851990B (zh) * 2020-12-31 2022-01-28 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种浇注复合制备薄膜-泡沫双介质调制靶的方法
RU203062U1 (ru) * 2021-01-11 2021-03-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора
CN114566296A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 戴文韬 一种氢、氘、氚合金反应堆核聚变方法及其装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020172317A1 (en) * 2000-11-08 2002-11-21 Anatoly Maksimchuk Method and apparatus for high-energy generation and for inducing nuclear reactions

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2847331A (en) * 1954-12-24 1958-08-12 Robert W Ashley Hydrogen isotope targets
FR1584364A (ko) * 1968-08-08 1969-12-19
US3716491A (en) 1969-07-09 1973-02-13 L Yannopoulos Yttrium-hydrogen isotope compositions for radiochemical reactions
JPS5124496A (ko) * 1974-08-24 1976-02-27 Makoto Imamura
JPS61139787A (ja) * 1984-12-13 1986-06-27 株式会社東芝 慣性閉じ込め核融合用燃料ペレツト
JPS62280685A (ja) * 1986-05-29 1987-12-05 株式会社東芝 慣性閉じ込め核融合用燃料ペレツト
JPH10253785A (ja) 1997-03-12 1998-09-25 Laser Gijutsu Sogo Kenkyusho 核融合反応発生方法及び装置
WO1999056521A2 (en) 1998-05-06 1999-11-11 American Technologies Group, Inc. Method and apparatus for the production of neutrons and other particles
JP4913938B2 (ja) 2000-09-27 2012-04-11 財団法人電力中央研究所 核反応の誘起方法および核反応誘起装置
JP4116425B2 (ja) * 2002-12-27 2008-07-09 浜松ホトニクス株式会社 重陽子発生ターゲット及び重陽子発生ターゲット装置
CN101529998A (zh) 2006-08-18 2009-09-09 统一重力股份有限公司 氢-锂聚变装置、方法和应用
CN101377962B (zh) 2008-09-22 2012-07-04 中国科学院等离子体物理研究所 生产252Cf中子源的聚变驱动次临界系统及方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020172317A1 (en) * 2000-11-08 2002-11-21 Anatoly Maksimchuk Method and apparatus for high-energy generation and for inducing nuclear reactions

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