極短パルス偏光レーザーを用いたクラスター核融合の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12308021
• Research Institution: Institute for Laser Technology
• Principal Investigator: 今崎 一夫 (財)レーザー技術総合研究所, レーザープロセス研究チーム, 主任研究員 (40115994)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阪部 周二 京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903) ; 飯田 敏行 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60115988) ; 内田 成明 (財)レーザー技術総合研究所, レーザービーム伝送研究チーム, 主任研究員 (20260177) ; 浅川 誠 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30280704) ; 佐藤 文信 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40332746)
• Keywords: クラスター / 核融合 / クーロン爆発 / 高速イオン / 中性子

Research Abstract

クラスターを生成しこれを極短パルスレーザーにより照射した。
クラスター生成に関し、1.クラスター生成システムが完成した。これを極短パルスレーザーに組み込んだ。
2.この装置によりクラスター核融合に必要とされる1000個以上のクラスター生成ができた。これらは水素であるが重水素でも同様にクラスター作成が可能である。
3.Ar、Xeクラスターも加速機構、イオン発生解明のために作成した。
これを用いてレーザー照射実験を行った。その結果
1.高速イオンの発生が確認できた。
2.このイオンはクーロン爆発によるものであると考えられる。
そのためこの高速イオンに関する分子レベルの運動を考慮したシミュレーションを行った。これによるとこのような高速イオンが発生しクラスター内で衝突しこれにより蒸発がおこり、クーロン爆発が誘起される。この結果はフラグメントの分布は入射粒子のエネルギーに依存せず、その数はフラグメントのサイズの-2.6乗に依存することがわかった。現在実験結果をこのコードを用い検討している。
このようなクラスター核融合は核融合中性子放射源として有用であり、レーザーを高繰り返し化することにより極めて高密度の中性子源や高速イオン源、高エネルギーX線源となる。特に線源が小さく放射線密度が大きいため実用レベルの核融合装置等や経年劣化現象の模擬に使える可能性がある。

Research Products

• [Publications] F.Sato, T.Kagawa, S.Sakabe, K.Imasaki, T.Iida: "Fragmentation and Ion-Scattering in Collision of Fast Ion with Cluster"2^<nd> International Couf.Inertial Fusion Science and Application. (2001)
• [Publications] T.Kagawa, F.Sato, S.Sakabe, K.Imasaki, T.Iida: "Molecular Dynamics Simulation for Collision of fast Ion Cluster Atoms"The 1^<st> iTOR international Symposium on Radiation Safety. 353-355 (2001)
• [Publications] F.Sato, T.Kagawa, S.Sakabe, K.Imasaki, T.Iida: "Molecular Dynamics Simulation of fast Ion Impact on Cluster Atoms"IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference. (2001)