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Research Paper
Abstract We propose a three-phase experimental program to investigate laser-driven proton–boron-11 (p-B11) nuclear fusion using cubic boron nitride (cBN) as a combined pressure medium and fusion fuel within a diamond anvil cell (DAC). The reaction p + ¹¹B → 3 ⁴He + 8.7 MeV is aneutronic and produces three alpha particles (helium-4 nuclei), making it a candidate for clean fusion energy. This proposal introduces the "three-generation" conceptual framework: (1) plasma ignition via laser-cBN interaction at static DAC pressures up to 300 GPa; (2) dynamic shock superposition reaching ~7 TPa and ~10⁶ K; and (3) relativistic laser–plasma interaction at I > 10¹⁸ W/cm² targeting the p-B11 resonance at E_cm ≈ 675 keV. The proposal details laser specifications across all three phases, diagnostic instrumentation, safety protocols, and a Zenodo-compatible open-data framework. Keywords: p-B11 fusion, diamond anvil cell, cubic boron nitride, laser-plasma interaction, aneutronic fusion, three-generation framework, high-pressure physics 概要(日本語) 本提案書は、立方晶窒化ホウ素(cBN)をダイヤモンドアンビルセル(DAC)内の圧力媒体兼核融合燃料として用い、レーザー駆動による陽子–ホウ素-11(p-B11)核融合反応を検証する3段階実験プログラムを提案するものである。反応式 p + ¹¹B → 3⁴He + 8.7 MeV は中性子を生成しない「無中性子核融合(aneutronic fusion)」であり、3個のアルファ粒子(ヘリウム4核)を産出する。この特性はクリーンエネルギー源としての有望性を示す。本提案では「三世代融合フレームワーク(TGFF: Three-Generation Fusion Framework)」という概念的枠組みを導入する:(1)DAC静圧300 GPaまでの条件下でのレーザー–cBNプラズマ生成(第一世代)、(2)衝撃波重畳による最大約7 TPa・10⁶ Kへの到達(第二世代)、(3)強度 I > 10¹⁸ W/cm² の相対論的レーザー–プラズマ相互作用によるp-B11共鳴エネルギー E_cm ≈ 675 keV の達成(第三世代)。本書では各フェーズのレーザー仕様・計測システム・安全プロトコル・オープンデータ登録フレームワークを詳述する。 キーワード: p-B11核融合、ダイヤモンドアンビルセル、立方晶窒化ホウ素、レーザープラズマ相互作用、無中性子核融合、三世代フレームワーク、高圧物理学
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