超高強度レーザープロトンによる高密度プラズマアクティブ診断法に関する研究

• Project/Area Number: 20026006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 兒玉 了祐 Osaka University, 工学研究科, 教授 (80211902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 助教 (70432515)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥18,800,000 (Direct Cost: ¥18,800,000); Fiscal Year 2009: ¥9,200,000 (Direct Cost: ¥9,200,000); Fiscal Year 2008: ¥9,600,000 (Direct Cost: ¥9,600,000)
• Keywords: 超高強度レーザー / プロトンビーム / アクティブ診断 / 高密度プラズマ / レーザー核融合 / プラズマミラー

Research Abstract

本研究の目的は、超高強度短パルスレーザーと物質との相互作用で生成する高密度かつ短パルスのMeVプロトンビームを使用して、レーザー核融合爆縮プラズマをアクティブに診断するシステムを開発することである。ここで言うプロトンアクティブプローブとはプロトンーリチウム核反応、プロトンバックライトの診断を同時に可能とする診断法である。これによりレーザー核融合燃焼プラズマ研究に必要不可欠である高密度爆縮プラズマの形状、密度、電磁界の空間分布を調べることが可能となる。
このために、本年度、以下の項目を具体的に実施した。
・効率的なプロトンビーム生成ターゲット開発
効率的な高エネルギー密度プロトンビームを発生させるため、クラスターターゲットやエアロジェルターゲットによるプロトン生成実験を行った。またエアロジェルターゲットに関しては、4mg/ccを下回る臨界プラズマ密度以下を可能とする超低密度固体ターゲットを独自に開発した。(日本記録)
・プラズマミラーを用いたプロトンバックライト法の試験
プラズマ集光ミラーによりプロトンビームエネルギーを3-5倍以上増加させることができた昨年の成果をもとに、大阪大学FIREX計画用レーザーシステムに適したプロトンバックライトシステム確立に向けた予備テストを目的に大型PWレーザーで試験を行った。
・プロトンバックライトシステムの構築
これまでの成果をもとに、FIREX計画用レーザーシステムに適したプロトンバックライトシステムを整備した。
これによりプロトンーリチウム核反応、プロトンバックライトの同時診断が可能となりレーザー核融合燃焼プラズマ研究に必要不可欠である高密度爆縮プラズマの形状、密度、電磁界の空間分布を調べることが可能となる。

Research Products

• [Journal Article] Plasma physics and laser development for the Fast-Ignition Realization Experiment (FIREX) Project (2009)
  • Author(s): H.Azechi, K.Mima, Y.Fujimoto, S.Fujioka, H.Homma, M.Isobe, A.Iwamoto, T.Jitsuno, T.Johzaki, R.Kodama, M.Koga, K.Kondo, J.Kawanaka, T.Mito N.Miyanaga, O.Motojima, M.Murakami, H.Nagatomo, K.Nagai, M.Nakai, H.Nakamura, T.Nakamura, T.Nakazato, Y.Nakao, K.Nishihara, H.Nishimura, T.Norimatsu, T.Ozaki, H.Sakagami, Y.Sakawa, N.Sarukura, K.Shigemori, T.Shimizu, H.Shiraga, A.Sunahara, T.Taguchi, K.A.Tanaka, K.Tsubakimoto
  • Journal Title: Nuclear Fusion 49 Pages: 104024-104024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X-ray source studies for radiography of dense matter (2009)
  • Author(s): E.Brambrink, H.G.Wei, B.Barbrel, P.Audebert, A.Benuzzi-Mounaix, T.Boehly, T.Endo, C.Gregory, T.Kimura, R.Kodama, N.Ozaki, H.-S.Park, M.Rabecle Gloahec, M.Koenig
  • Journal Title: Phys.Plasmas 16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Relativistic plasma shutter for ultraintense laser pulses (2009)
  • Author(s): Stephen A.Reed, Takeshi Matsuoka, Stepan Bulanov, Motonobu Tampo, Vladimir Chvykov, 1 Galina Kalintchenko, Pascal Rousseau, Victor Yanovsky, Ryousuke Kodama, Dale W.Litzenberg, Karl Krushelnick, Anatoly Maksimchuk
  • Journal Title: Applied Physics Letters 94
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evidence of anomalous resistivity for hot electron propagation througha dense fusion core in fast ignition experiments (2009)
  • Author(s): T Yabuuchi, A Das, G R Kumar, H Habara, P K Kaw, R Kodama K Mima, P A Norreys, S Sengupta, K A Tanaka
  • Journal Title: New Journal of Physics 11 Pages: 93031-93031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced hot-electron localization and heating in high-contrast ultraintense laser irradiation of microcone targets (2009)
  • Author(s): J.Rassuchine, E.d'Humieres, S.D.Baton, P.Guillou, M.Koenig, M.Chahid, F.Perez, J.Fuchs, P.Audebert, R.Kodama, M.Nakatsutsumi, N.Ozaki, D.Batani, A.Morace, R.Redaelli, L.Gremillet, C.Rousseaux, F.Dorchies, C.Fourment, J.J.Santos, J.Adams, G.Korgan, S.Malekos, S.B.Hansen, R.Shepherd, K.Flippo, S.Gaillard, Y.Sentoku, T.E.Cowan
  • Journal Title: Phys.Rev.E 79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superthermal and efficient-heating modes in the interaction of a cone target with ultraintense laser light (2009)
  • Author(s): H.Nakamura, B.Chrisman, T.Tanimoto, M.Borghesi, Y.Sentoku, T.Matsuoka, M.Nakatsutsumi, T.Norimatsu, K.A.Tanaka, T.Yabuuchi, R.Kodama
  • Journal Title: Physical Review Letters 102 Pages: 450091-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of fast electron energy deposition due to preplasma filling of cone-attached targets (2008)
  • Author(s): S. D. Baton, M. Koenig, J. Fuchs, A. Benuzzi-Mounaix, P. Guillou, R Loupias, T. Vinci, L. Gremillet, C. Rousseaux, M. Drouin, E. Lefebvre, F. Dorchies, C. Fourment, J.J. Santos, D. Batani, A. Morace, R. Redaelli, M. Nakatsutsumi, R. Kodama, A. Nishida, N. Ozaki, T. Norimatsu, Y. Aglitskiy, S. Atzeni, and A. Schiavi
  • Journal Title: Physics of Plasmas 15 Pages: 42706-42706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fast Heating of Cylindrically Imploded Plasmas by Petawatt Laser Light (2008)
  • Author(s): H. Nakamura, Y. Sentoku, T. Matsuoka, K. Kondo, M. Nakatsutsumi, T. Norimatsu, H. Shiraga, K. A. Tanaka, T. Yabuuchi, and R. Kodama
  • Journal Title: Physical Review Letters 100 Pages: 165001-165001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recent experiment on fast electron transport, in ultra-high intensity laser interaction (2008)
  • Author(s): D Batani, S Baton, M Koenig, P Guillou, B Loupias, T Vinci, C Rousseaux, L Greinillet, A Morace, R Redaelli, M Nakatsutsumi, R Kodama, N Ozaki, T Norimatsu, J Rassuchine, T Cowan, F Dorchies, C Fourment and J J Santos
  • Journal Title: Journal of. Physics : Conference Series 112 Pages: 22050-22050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced energy localization and heating in high contrast ultra-intense laser produced plasmas via novel conical micro-target design (2008)
  • Author(s): J Rassuchine, E d'Humieres, S Baton, J Fuchs, P Guillou, M Koenig, R Kodama, M Nakatutsumi, T Norimatsu, D Batani, A Morace, R Redaelli, L Gremillet, C Rousseaux, F Dorchies, C Fourment, J J Santos, J Adams, G Korgan, S Malekos, Y Sentoku and T E Cowan
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 112 Pages: 22050-22050
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高強度レーザーと高エネルギー密度科学 (2010)
  • Author(s): 兒玉了祐
  • Organizer: レーザー誕生50周年記念シンポジウム
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター大阪府
  • Year and Date: 2010-02-02
• [Presentation] レーザーによる高エネルギー密度科学 (2010)
  • Author(s): 兒玉了祐
  • Organizer: 日本学術会議シンポジウム「物性物理学・一般物理分野の大型施設の現状と将来」
  • Place of Presentation: 日本学術会議堂東京都
  • Year and Date: 2010-01-27
• [Presentation] Focusing Ultraintense Laser by an Aspheric Plasma Mirror with Super Small F-Number (2009)
  • Author(s): Kon Akira
  • Organizer: The Sixth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications(IFSA2009)
  • Place of Presentation: San Francisco, U.S.A
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] Electric and magnetic field to guide and collimate energetic electrons along fibre target (2009)
  • Author(s): H.Nakamura
  • Organizer: The Sixth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications(IFSA2009)
  • Place of Presentation: San Francisco, U.S.A
  • Year and Date: 2009-09-07
• [Presentation] High Energy Density Sate, Material and Device with High Power Lasers (2009)
  • Author(s): R.Kodama
  • Organizer: CLEO/Pacific Rim 2009
  • Place of Presentation: Shanghais, China
  • Year and Date: 2009-08-31
• [Presentation] Developments of nuclear diagnostics for fast ignition experiments in laser fusion (2009)
  • Author(s): H.Nakamura
  • Organizer: the 238th ACS National Meeting & Exposition Fall 2009
  • Place of Presentation: Washington, DC, USA
  • Year and Date: 2009-08-20
• [Presentation] Development of hard x-ray radiograph for simultaneous shock diagnostics with VISAR and SOP (2009)
  • Author(s): T.Endo
  • Organizer: 22nd AIRAPT ; Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50 ; International Conference on High Pressure Science and Technology
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2009-07-29
• [Presentation] Study of High Energy Density Electrons with Ultra Intense Laser Light in Micro Pulse Power Discharged Fiber (2009)
  • Author(s): A.Nishida
  • Organizer: 17th International Pulsed Power Conference
  • Place of Presentation: Washington, DC, USA
  • Year and Date: 2009-07-01
• [Presentation] Hard x-rays as a diagnostic tool for warm dense matter (2009)
  • Author(s): Erik Brambrink
  • Organizer: 16th APS Topical Conference on Shock Compressi on of Condensed Matter
  • Place of Presentation: Nashville, Tennessee, USA
  • Year and Date: 2009-06-30
• [Presentation] 極小F値集光プラズマミラーを用いた高エネルギープロトンの生成に関する研究 (2009)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: 日本物理学会2009年春季大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] レーザーによる高エネルギー密度新物質材料・新デバイス創生の可能性 (2009)
  • Author(s): 兒玉了祐
  • Organizer: プラズマ科学シンポジウム2009
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-02-02
• [Presentation] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2009)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2009-01-11
• [Presentation] Proton Radiography of Field Distributions in Ultra-Intense-Laser Plasma Interactions with Pulse of MeV Proton Beams (2008)
  • Author(s): 中村浩隆
  • Organizer: 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, American PhySical Society
  • Place of Presentation: Dallas, USA
  • Year and Date: 2008-11-18
• [Presentation] Novel Matter and Devices in High Energy Density Science with High Power Lasers (2008)
  • Author(s): 兒玉了祐
  • Organizer: 米国光学会(OSA)第92回年会「Frontiers in Optics 2008」
  • Place of Presentation: Rrochester USA
  • Year and Date: 2008-10-23
• [Presentation] 超高強度レーザー生成陽子ビームによるレーザープラズマ周辺電磁場分布時間発展計測 (2008)
  • Author(s): 中村浩隆
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2008)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] Elliptical plasma mirror for focusing laser light (2008)
  • Author(s): 今亮
  • Organizer: GCOE第1回学生主催国際会議SCIENT2008
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2008-07-31