半影X線バックライト法による衝撃波速度と超高密度の同時計測

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12308020
• Research Institution: OSAKA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中野 元博 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40164256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山内 良昭 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00252619) ; 田中 和夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70171741)
• Keywords: 状態方程式 / 超高圧 / 衝撃波 / 高強度レーザー / 核融合 / レーザープラズマ / 衝撃温度計測

Research Abstract

1.GEKKO/HIPERレーザーシステムによって生成される衝撃波のキャラクタリゼーション
GEKKO XIIビームを束ねた高強度一軸照射装置HIPERを利用した実験において、高精度状態方程式(EOS)データを得るために最も重要な条件である、衝撃波の品質と特性を詳細に調べた。衝撃波の空間的な平面性は、ターゲット中心の直径230μmの十分広い領域でRMS1%未満と評価された。衝撃波圧力の時間的定常性は、傾斜付ターゲットを用いた衝撃波速度の均一性から判断し、約2nsの十分可観測な時間幅であることがわかった。高強度レーザー・物質相互作用によって発生する高エネルギーX線による先行加熱の問題は、裏面放射・反射光を計測することによって、少なくとも1eV未満であることが確認された。40〜60μm厚のアルミサンプルを使う上では大きな問題とはならないことがわかった。EOS既知の標準物質であるアルミと銅を使ったターゲットを用いて、データを収得・検証し、衝撃波駆動・ターゲット・計測・解析法の全般に渡って実験の妥当性が証明された。
2.状態方程式データの取得
重水素化ポリエチレン、ポリスチレン、タンタル、ダイヤモンドについて、EOS実験を実施し、マルチテラパスカルまでのデータが再現性良く取得された。計測には、ターゲット裏面からの自発光と反射光、そしてその自発光をスペクトル分解した温度、の3種の計測が同時に実施できるEOS計測システムが確立された。
3.時間・空間・スペクトル分解されたユゴニオ衝撃温度計測法の開発
慣性核融合ペレットシェル材料のEOS理論モデルを確定するため、ターゲット裏面放射光を紫外、可視域(青色)でのスペクトル分解を行う、衝撃温度(色温度)計測を試みた。計測された温度は、シミュレーションなどの理論値よりもかなり低い値であった。数万度もの超高温に対する計測器の較正が今後の課題である。

Research Products

• [Publications] N.Ozaki et al.: "Hugoniot measurement of deuterated polyethylene"Proceedings of Second International Conference on Inertial Fusion Sciences 2001 (IFSA 2001). 1112-1115 (2002)
• [Publications] K.Takamatsu et al.: "Hugoniot measurement of fiuoro-polyimide"Proceedings of Second International Conference on Inertial Fusion Sciences 2001 (IFSA 2001). 1104-1107 (2002)
• [Publications] K.Nagai et al.: "Single Molecular Membrane Glue Technique for Laser Driven Shock Experiments"Japanese Journal of Applied Physics. 41・10B. L1184-L1185 (2002)