高純度レーザーを均一に吸収する光電機能プラスチックターゲットに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780396
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 長井 圭治 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (30280803)
• Keywords: レーザー / 核融合 / ターゲット / フタロシアニン / ペリレン / ポリスチレン / エマルジョン / 光起電力

Research Abstract

レーザー核融合では、中心点火にせよ、高速点火にせよ、高密度に燃料重水素を圧縮させることが必要である。燃料を格納するカプセルには、1.低原子番号元素材料からなること 2.真球性が高いこと 3.壁厚が均一であることが求められ、これまでポリスチレンによって以上の性能を満たすターゲットが開発され実験に供されている。一方で有機材料の分野ではさまざまな機能材料が発見、開発されており、実用に供されているものも多い。こうした材料のレーザー核融合ターゲットとしての特性を検討し、以下の成果を収めた。
1.高性能燃料球へ向けた機能性有機材料開発
導電性材料、光電子材料ではキャリヤによるプラズマのためレーザー照射による不均一なダメージを抑制し、核融合反応に必要な高密度が期待される。このための材料に関する基礎物性とレーザーアブレーション制御の可能性を明らかにした。
具体的には、有機光電池機能を持つPV/H2Pc積層薄膜をポリスチレンにコートすると、レーザー入射側から、均一に、しかもポリスチレンにダメージを与えることなくアブレーションが起こることを明らかにした。適用可能なレーザー波長は、PV/H2Pc積層薄膜の反応波長と対応した。
2.エマルジョン法によるポリイミド球の精密作成
ポリイミドは光導電性のみならず、高弾性率、耐熱、耐極低温材料として知られる。これまでに明らかにしてきた、エマルジョン法による燃料球作成における、真球性・均一性発現機構、溶媒の除去過程をもとに、ポリイミドカプセルの作成条件を設定することにより、はじめて、ポリイミドカプセルをエマルジョン法で作成することが可能となった。エマルジョン法を凡用高分子意外に適用したはじめての例であり、作成費用の削減、適応材料の広がりを与える意味でも意味深い。また、アメルジョンコアを揮発性の低粘度シロキサンとして作成することも可能となった。

Research Products

• [Publications] Keiji Nagai, Hidetsugu Yoshida ほか4名: "Uniform Laser Ablation via Photovoltaic Effect Phthalocyanine/Perylene derivative"Appl.Surf.Sci.,. 197-198. 808-813 (2002)
• [Publications] Keiji Nagai, Takayoshi Norimatsu ほか2名: "INTELLIGENT TARGET MATERIALS TO CONTROL LASER ABLATION"Fusion Sci.Technol.. 41(3). 257-260 (2002)
• [Publications] Keiji Nagai, ほか4名: "Microstructures of Ultralow-Density Foam Plastics Obtain by Altering the Coagulant Alcohol"Jpn.J.Appl.Phys.. 41(4A). L431-L433 (2002)
• [Publications] Keiji Nagai, ほか8名: "Single Molecular Membrane Glue Technique for Laser Driven Shock Experiments"Jpn.J.Appl.Phys.. 41(10B). L1186-L1189 (2002)
• [Publications] Keiji Nagai ほか2名: "Organic Functional Materials for IFE target"Proceedings of Inertial Fusion Sci.& Eng., 2001. 798-801 (2002)
• [Publications] M.Nishikino, K.Nagai ほか13名: "Target internal perturbation caused by shine through of incident laser light"Proceedings of Inertial Fusion Sci.& Eng., 2001. 166-169 (2002)
• [Publications] R.Kodama, Keiji Nagai ほか23名: "Fast heating scalable to laser fusion ignition"Nature (London). 418. 933-934 (2002)
• [Publications] T.Zh.Eskirkepov, Keiji Nagai, ほか11名: "Proposed Double-Layer Target for the Generation of High-Quality Laser-Accelerated Ion Beams"Phys.Rev.Lett.. 89(17). 175003 (2002)
• [Publications] T.Norimatsu, K.Nagai ほか4名: "Activities on Target Fabrication and Injection Toward Laser Fusion Energy in Japan"Fusion Eng.Design,. 63-64(1). 587-596 (2002)
• [Publications] Masayuki Suzuki, Keiji Nagai ほか7名: "Time and space-resolved measurement of a gas-puff laser-plasma x-ray source"Phys.Plasma,. 10(1). 227-233 (2003)
• [Publications] R.Kodama, K.Nagai ほか18名: "Fast heating of super-solid density plasmas towards laser fusion ignition"Plasma Phys.Controlled Fusion. 44(12B). B109-B119 (2002)
• [Publications] T.Norimatsu, K.Nagai ほか2名: "Foam insulated direct-drive cryogenic target"Proceedings of Inertial Fusion Sci.& Eng., 2001. 752-756 (2002)
• [Publications] S.Okihara, K.Nagai ほか6名: "Interactions of intense femtosecond laser with low density foam matters"Proceedings of Inertial Fusion Sci.& Eng., 2001. 1265-1268 (2002)
• [Publications] T.Yamanaka, K.Nagai ほか28名: "Progress in Direct-Drive Laser Fusion Using GEKKO XII/PW Facility"Proceedings of 19th IAEA Fusion Energy Conference. IAEA-CN-94/OV3/1. (2002)
• [Publications] K.Mima, Keiji Nagai ほか16名: "Fast Ignition Experimental and Theoretical Researches toward FIREX"Proceedings of 19th IAEA Fusion Energy Conference. IAEA-CN-94/IF/3. (2002)
• [Publications] T.Norimatsu, K.Nagai ほか3名: "Design and Fabrication of Foam-insulated Cryogenic Target For Wet-walled Laser Fusion Reactor"Proceedings of 19th IAEA Fusion Energy Conference. IAEA-CN-94/FT/1-3Rb. (2002)