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Study on the mechanism of high efficient plasma heating by two-clolor mixed and cross polarization laser

Research Project

Project/Area Number 19H01876
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Arikawa Yasunobu  大阪大学, レーザー科学研究所, 講師 (90624255)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 時田 茂樹  大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (20456825)
畑 昌育  大阪大学, レーザー科学研究所, 特任研究員 (60712429)
安部 勇輝  大阪大学, 工学研究科, 助教 (70817543)
椿本 孝治  大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (90270579)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Keywords波長変換 / 超高強度レーザー / 電子発生 / レーザー核融合 / 電子加速 / 高速点火レーザー核融合 / LBO結晶
Outline of Research at the Start

高速点火レーザー核融合の効率を大幅に向上させるレーザー技術を提供し、それにより高速点火手法で点火・燃焼まで見通せる効率を達成する事が目的である。核融合プラズマを加熱するためのレーザーの波長を元々の赤外光から緑色と赤外の混合レーザーにすることで、電子の加速が促されることを予測している。この手法により、高速点火レーザー核融合の加熱効率を最大3倍まで向上させる事が出来ると期待している。この研究で使用する波長変換手法は従来よりも圧倒的にコンパクトなシステムでの波長変換が出来る。これによりレーザーの応用研究展開も期待される。

Outline of Final Research Achievements

This project is to aim to innovate a new scheme to generate novel laser pulse, second harmonics + fundamental mixed laser, at large energy ultra-intense laser (such as LFEX, Osaka University). The unique beam is injected to targets (for instance, nuclear fusion plasma) to heat up them, then we expect the heating efficiency is quite increased by 3~5 times compared to a single wavelength laser. We succeeded to generate the world largest energy second harmonics and combine second harmonics and fundamental laser. The laser is injected to the target and heating efficiency is increased. Our understanding of the heating mechanism physics in plasma heating by two wavelength mixed laser is deepen.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究によって、従来に比べて圧倒的にコンパクト(1/1000)サイズの非線形光学結晶で世界最大エネルギーの波長変換ができることが証明された。従来のレーザー波長変換の技術的困難を大幅に低減させることができた。これは阪大LFEXのような超大型レーザーのみならず、産業用を含むあらゆる高強度レーザーでもスケールして適応可能であり、今後多様なレーザー装置の波長変換にかかるコストが劇的に下がる事が期待される。またレーザーを2倍波と基本波の2波長を混合して偏光を交差させて照射することで、レーザーからプラズマへの光吸収割合が劇的に向上することも発見された。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Int'l Joint Research] 天津理工大学(中国)

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  • [Journal Article] Longitudinal and transverse spatial beam profile measurement of relativistic electron bunch by electro-optic sampling2021

    • Author(s)
      Masato Ota, Koichi Kan, Soichiro Komada, Yasunobu Arikawa, Tomoki Shimizu, Valynn Katrine Mag-usara, Youichi Sakawa, Tatsunosuke Matsui, and Makoto Nakajima
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 14 Issue: 2 Pages: 026503-026503

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abd867

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  • [Journal Article] Monte Carlo particle collision model for qualitative analysis of neutron energy spectra from anisotropic inertial confinement fusion2020

    • Author(s)
      Y.Abe, T. Johzaki, A. Sunahara, Y.Arikawa, et al.,
    • Journal Title

      High energy density physics

      Volume: 未定

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    • Author(s)
      Y.Arikawa, M. Ota, M. Nakajima
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 未定

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of tritium tracer doped liquid fuel target for inertial confinement fusion at the Gekko XII-LFEX facility2020

    • Author(s)
      Y. Arikawa, Y. Iwasa,
    • Journal Title

      Fusion Science and Technology

      Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 464-470

    • DOI

      10.1080/15361055.2020.1716458

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      有川安信、他
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      有川安信, 椿本孝治, 南上和也, 中尾 采美, 浅野 将唯, Morace Alessio, 瀧澤龍之介, 嶽村真緒, 安部勇輝, 森田大樹, 河仲準二 藤岡慎介 中井光男 白神宏之, LFEX-group, 兒玉了祐, AHu Zhanggui,
    • Organizer
      レーザー学会2021年
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 中性子発生方法および中性子発生装置2021

    • Inventor(s)
      有川安信、佐藤透 北川勝浩 香川晃徳 根来誠 余語覚文 安部勇輝
    • Industrial Property Rights Holder
      有川安信、佐藤透 北川勝浩 香川晃徳 根来誠 余語覚文 安部勇輝
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-031081
    • Filing Date
      2021
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    • Inventor(s)
      有川安信,太田雅人,他
    • Industrial Property Rights Holder
      有川安信,太田雅人,他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-094980
    • Filing Date
      2020
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 燃料ペレット、燃料ペレットの製造方法、核融合炉、及び核融合方法2020

    • Inventor(s)
      藤岡慎介、長友英夫、千徳靖彦、有川安信、他
    • Industrial Property Rights Holder
      藤岡慎介、長友英夫、千徳靖彦、有川安信、他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-202969
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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