Een team van fusieonderzoekers is erin geslaagd te bewijzen dat energetische ionen met energie in het bereik van megaelektronvolt (MeV) voor het eerst superieur zijn opgesloten in een plasma in spiraalvormige systemen. Dit belooft de opsluiting van alfadeeltjes (heliumionen) die nodig zijn voor het realiseren van fusie-energie in een spiraalvormige reactor.

De deuterium-tritiumreactie in een plasma op hoge temperatuur zal in de toekomst worden gebruikt in fusiereactoren. Alfadeeltjes met 3,5 MeV energie worden gegenereerd door de fusiereactie. De alfadeeltjes dragen hun energie over aan het plasma, en deze verwarming van alfadeeltjes handhaaft de plasmaconditie bij hoge temperatuur die nodig is voor de fusiereactie. Om zo'n plasma te realiseren, wat een brandend plasma wordt genoemd, de energetische ionen in het MeV-bereik moeten stevig in het plasma worden opgesloten.

Numerieke simulaties voorspelden de gunstige resultaten van MeV-ionenopsluiting in een plasma in spiraalvormige systemen die het voordeel hebben van stationaire werking in vergelijking met tokamak-systemen. Echter, demonstratie van MeV-ionenopsluiting door experiment was niet gemeld. Onlangs, de studie was enorm gevorderd door een MeV-ionenopsluitingsexperiment dat werd uitgevoerd in de deuteriumoperatie van het Large Helical Device (LHD), dat eigendom is van het National Institute for Fusion Science (NIFS), Nationale instituten voor natuurwetenschappen (NINS), in Japan. In deuteriumplasma's, 1 MeV tritonen (tritium-ionen) worden gecreëerd door deuteron-deuteron-fusiereacties. De tritonen hebben hetzelfde gedrag met alfadeeltjes die worden gegenereerd in een toekomstig brandend plasma.

De onderzoeksgroep onder leiding van assistent-professor Kunihiro Ogawa en professor Mitsutaka Isobe van NIFS heeft een MeV-triton-opsluitingsexperiment uitgevoerd in LHD. De in het plasma opgesloten tritonen ondergaan een secundaire reactie en zenden hoogenergetische neutronen uit door een fusiereactie met achtergronddeuteronen (deuteriumionen). De onderzoeksgroep ontwikkelde de detector voor selectieve meting van de hoogenergetische neutronen om de MeV-ionenopsluitingsprestaties te evalueren. De hoogenergetische neutronen werden gemeten voor verschillende magnetische veldconfiguraties. Wanneer de magnetische veldas naar binnen wordt verschoven, de MeV-ionenopsluiting vertoont betere prestaties. Het resultaat van deze studie bewijst voor het eerst het MeV-ionenopsluitingsconcept in spiraalvormige systemen. Dit belooft op zijn beurt licht te werpen op de opsluiting van alfadeeltjes die nodig zijn voor het realiseren van fusie-energie in een spiraalvormige reactor.