DIRD_37-DIRD_Aneutronic_Fusion_Propulsion_II

Chapter	1:ConceptOvervie’V1l…111.1
Chapter	2:FusionPlasmaPhysics… 3
2.1	MagneticConfinement•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 5
2.2	InertialConfinement…7
2.3	ElectrostaticConfinement…•…•…••…•.•…•.•…•…••…•..•.•••…•• 8
2.4	Magneto-InertialConfinement…9
Chapter	3:FusionPropulsion••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••_~•••••••••••••••••••••••••••••11
3.1	FusionReactorsforPropulsion••••••••..••••••.••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
3.2	AirP,ropulsion•••••••••••••••••••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••.••••••••••••••••••.•••••.•••••13
3.3	Ion,Propulsion…14
3.4	PlasmaThruster•••••••••••••••••.•.•••..••••••••••••••••…••••••••••••••••••••••••••••.••••.••.•.14
Chapter	4:Applications••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••••••• ” ••••••••••••••.••••••~•.•••••••••••••.•••.•17
4.1	~earSpace•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.2	EarthOrbit.••••.••••••••••••••••••••••••••••••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••••.•••••.••••.••..•17
4.3	Interplanetary…•..•.•..•.•…•.•…•…•…•…•.•••••~••18
4.4	Interstellar•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
Chapter	5:RecentDevelopments••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21
5.1	u.s.DOEPrograms••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••.••••••••••••••••••••••••••••21
5.2	InternationalPrograms•.••••••••••••••••••••••••••••.•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••.•21
S.3	NASAPrograms••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
5.4	PrivatelyFundedPrograms••••.••••.••••.••••..•••••••••••••••••••••••••••••••.•••••.•••••••23
Chapter	6:FutureDevelopments…2S
6.1	Near-TermDevelopments 2S
6.2	Mid-Terl11Developll1ents•••••••••••••111••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
6.3	far-TermDevelopment•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••.•••.•••••••••••••••••••••28
Chapter	7:Conclusions•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ii••••••••••••••••••••••••••••30

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COMPANY	CONCEPT	FUEL	FUNDING
Lawrenceville Plasma Physics	Dense Plasma Focus	(p,llB)	Current: $4M<br>Needed:$4M
Electron Power Systems	Colliding Plasma Tori	DD	Current: $6M<br>Needed:$8M
General Fusion	Pb-Li spun liquid compression	DT	Current:$10M<br>Needed:$10M
EMC2	Polywell ElectrodelesslEe	DO,(p,li), (p,llB)	Current: $11M<br>Needed:$100M
TriAlpha	Beam-Heated Field Reversed Conf.	(p,llB)	Current : $50M<br>Needed:$100M

Technology	Application	Supports	Status
High-temperature plasma containers	Aiding confinement, supporting fusion architecture, surviving sustained reactions / lifetime	ALL	Need lightweight materialsto withstandthefusion-burning environments repeatedly.
Plasma injection schemes	Tosupply plasmafor startuPI sustained reactions, symmetrYt energydeposition	ALL	There needstobea n efficient and effective waytogetfuel stored, delivered, and ignited.
Stable magnet configurations	Neededforsufficient conftnementtimes / ignition densitiesl minimize instabilities, optimal propulsion profiles	CBFR, lEe,DPF	Some experiments are in progress,butdesigns will evolve as limitations are encou ntered.
Lightweight high- strength magnets	Neededforaerospace application, cost effect- tivelaunch and deploy- mentlthermal tolerance, superconductivityat workable temperatures.	lEC, CBFR	High-temperature ceramics still needtobemoldedtoa launch and deployment survivable standard. Much material science and testing are needed.
Propulsion nozzlesfor efficient energy channeling	Optimizes efficiencyof propulsion, supports direct conversion, support viable missions	ALL	Th isisthe resuItofcurrent studies and is specificto design limitations and support.
Lightweight particle accelerators for aerospace applications	For particle beam injection, energy deposition! confinement, and fusion support	lEC, CBFR	Most experiments are currently ground oriented - needtotransitiontoflight.
Direct-energy conversion schemes	NeededforhighQand efficient propulsion schemes	ALL	Currentlyunderstudyfor recovering energy from charged particle beams, magnetic fields, thermal recycling.
High-energy- density batteries and supercapacitors	Neededforenergy storage andstartup operations	ALL	Applicationofnano materials and thinfilmmanufacturing have accelerated development
Fuel storage systems	Cryogenic H2, D2 and B gas storage	ALL	Developmentofsolid fuel storagewillreduce mass and costs.

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