レーザー核融合実験のためのトリチウム添加プラスチックシェルターゲットの開発

• Project/Area Number: 15J00902
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Nuclear fusion studies
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岩佐 祐希 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: トリチウム / レーザー核融合 / ターゲット / 放射線 / ポリスチレン / 流体デバイス / 核融合ターゲット

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、レーザー核融合実験におけるイオン温度評価のためのトレーサー含有ターゲットの作製技術の開発である。レーザー核融合実験においてイオン温度を測定するために必要なトリチウムを添加した重水素化プラスチックシェルターゲットの開発を行った。前年までは作製の要素技術を開発した。しかし、トリチウムは非密封放射性物質であるため、ターゲット作成時だけではなく大型レーザーでのショット後の実験環境にトリチウムの汚染が広がらないことが必要である。本年はトリチウム添加ターゲットを用いたショット時にトリチウムがどのような挙動を示すかを調べた。トリチウムの挙動を調べるために、目標値の50分の1程度の少ないトリチウムを添加したポリスチレン薄膜を大型レーザーで照射し、チャンバー雰囲気および内壁への影響を測定した。ショット直後、ターゲットチャンバー内の雰囲気および排気からは有意なトリチウムの信号は測定されなかった。一方で、ターゲットに含まれている8割程度のトリチウムがチャンバー内壁に堆積することが確認された。チャンバー内壁においてもトリチウム濃度の差が見られたことからターゲット中のトリチウム分布及びレーザーの照射配置も汚染レベルに影響を及ぼすと考えられる。これらの知見はトリチウムターゲットを使用する実験及び今後の放射線防護に有用であると考えられる。
また、昨年開発したCu含有ターゲットは、核融合実験だけでなく高速電子の挙動を測定する実験への供給を行い、ターゲットのサイズ、形状のバリエーションを増大することができた。ターゲット表面の凹凸は結晶性が原因であることが示唆されたが、これを解決する手法の確立には至っていない。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Controlled Generation of Double Emulsions for Laser Fusion Target Fabrication Using a Glass Capillary Microfluidic Device (2018)
  • Author(s): Iwasa Yuki、Yamanoi Kohei、Kaneyasu Yumi、Norimatsu Takayoshi
  • Journal Title: Fusion Science and Technology Volume: 73 Issue: 2 Pages: 258-264
  • DOI: 10.1080/15361055.2017.1372988
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cu-oleate microspheres fabricated by emulsion method as novel targets for fast ignition laser fusion experiments (2017)
  • Author(s): Iwasa Yuki、Yamanoi Kohei、Fujioka Kana、Lee Seungho、Sakata Shohei、Yao Akira、Sawada Hiroshi、Yogo Akifumi、Nagatomo Hideo、Fujioka Shinsuke、Norimatsu Takayoshi
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design Volume: 125 Pages: 89-92
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2017.11.009
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optical damage assessment and recovery investigation of hydrogen-ion and deuterium-ion plasma-irradiated bulk ZnO single crystals (2017)
  • Author(s): M. F. Empizo, K Yamanoi, K Mori, K. Iwano, Y. Iwasa, Y. Minami, R. Arita, K. Fukuda, K. Takano, T. Shimizu, M. Nakajima, M. Yoshimura, N. Sarukura, T. Norimatsu, M. Hangyo, H. Azechi, T. Fukuda, B. G. Singidas, R. V. Sarmago, M. Oya, and Y. Ueda
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 121 Issue: 17 Pages: 175102-175102
  • DOI: 10.1063/1.4982346
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tritium-doping enhancement of polystyrene by ultraviolet laser and hydrogen plasma irradiation for laser fusion experiments (2016)
  • Author(s): Iwasa, Y., Yamanoi, K., Iwano, K., Empizo, M.J.F., Arikawa, Y., Fujioka, S., Sarukura, N., Shiraga, H., Takagi, M., Norimatsu, T., Azechi, H., Noborio, K., Hara, M., Matsuyama, M.
  • Journal Title: Fusion Engineering and Design Volume: 112 Pages: 269-273
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2016.09.005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SiO2/SiN Multilayer-Stack Infrared Absorber Integrated on Pb(Zr0.4,Ti0.6)O3 Film Pyroelectric Sensors on γ-Al2O3/Si Substrate (2015)
  • Author(s): K. Yamanoi, T. Murata, T. Yanagida, Y. Fujimoto, M. J. F. Empizo, K. Iwano, Y. Iwasa, R. Arita, Y. Minami, Y. Arikawa, T. Shimizu, N. Sarukura, T. Norimatsu, H. Azechi, S. Fujino, H. Yoshida, N. Satoh, H. Kan
  • Journal Title: Sensors and Materials Volume: 27 Pages: 1
  • DOI: 10.18494/SAM.2015.1060
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Fabrication of spherical Cu-oleate targets using emulsion method (2017)
  • Author(s): Yuki Iwasa, Kohei Yamanoi,Kana Fujioka,Seungho Lee, Shohei Sakata, Hiroshi Sawada, Akira Yogo, Akifumi Yogo, Hideo Nagatomo, Shinsuke Fujioka, Takayoshi Norimatsu, Hiroshi Azechi
  • Organizer: The 22nd Target Fabrication Meeting
  • Place of Presentation: ラスベガス、米国
  • Year and Date: 2017-03-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cu-tracer containing targets for characterization of laser plasma experiment (2017)
  • Author(s): Yuki Iwasa, Kohei Yamanoi, Kana Fujioka, Seungho Lee, Shohei Sakata, Hiroshi Sawada, Akira Yao, Akifumi Yogo, Hideo Nagatomo, Shinsuke Fujioka, Takayoshi Norimatsu
  • Organizer: 8th Target Fabrication Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マイクロ流体デバイスを利用したレーザー核融合燃料球の作製 (2017)
  • Author(s): 岩佐祐希, 山ノ井航平, 兼安祐実, 乗松孝好
  • Organizer: PLASMA 2017
• [Presentation] レーザー核融合燃料プラスチックターゲットへのトリチウム添加手法の開発 (2016)
  • Author(s): 岩佐祐希,山ノ井航平, 有川安信, 岩野圭介, 藤岡慎介, 高木勝, 猿倉信彦, 白神宏之, 乗松孝好, 疇地宏, 登尾一幸, 原正憲, 松山政夫
  • Organizer: 第11回 核融合エネルギー連合講演会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2016-07-13
• [Presentation] レーザー核融合ターゲットへのトリチウム添加促進手法の開発 (2015)
  • Author(s): 岩佐祐希,山ノ井航平, 有川安信, 岩野圭介, 藤岡慎介, 高木勝, 猿倉信彦, 白神宏之, 乗松孝好, 疇地宏, 登尾一幸, 原正憲, 松山政夫
  • Organizer: プラズマ核融合学会 第32回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-11-24
• [Presentation] Enhancement of tritium doping rate in plastic shell target by Ultraviolet light irradiation for laser fusion experiment (2015)
  • Author(s): Iwasa Yuki, Yamanoi Kohei, Iwano Keisuke, Arikawa Yasunobu, Fujioka Shinsuke, Sarukura Nobuhiko, Shiraga Hiroyuki, Takagi Masaru, Norimatsu Takayoshi, Azechi Hiroshi, Kazuyuki Noborio, Hara Masanori, Matsuyama Masao
  • Organizer: 1st Asia-Pacific Symposium on Tritium science (APSOT-1)
  • Place of Presentation: 綿陽、中華人民共和国
  • Year and Date: 2015-11-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tritium Doping Method for Fabrication of Tritium Doped Polystyrene Shell Targets (2015)
  • Author(s): Yuki Iwasa, Kohei Yamanoi, Yasunobu Arikawa, Keisuke Iwano, Shinsuke Fujioka, Nobuhiko Sarukura, Hiroyuki Shiraga, Masaru Takagi, Takayoshi Norimatsu, Hiroshi Azechi, Kazuyuki Noborio, Masanori Hara, Masao Matsuyama
  • Organizer: The 9th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA2015)
  • Place of Presentation: シアトル、アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2015-09-24
  • Int'l Joint Research