2004 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー駆動管内加速装置:基礎物理の解明と実用展開
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13852014
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40215752)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷内 哲夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (80260446)
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
澤田 恵介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80226068)
山口 滋 東海大学, 理学部, 教授 (40297205)
堀澤 秀之 東海大学, 工学部, 助教授 (30256169)
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| Keywords | レーザー / 推進 / プラズマ / インパルス / 衝撃波 / 光学可視化 / アブレーション |
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| Research Abstract |
レーザー光照射直後の集光点付近での絶縁破壊およびその後の逆制動輻射を考慮し、有限化学反応非定常圧縮性流体の軸対称流れの、逆制動輻射によると輻射によるエネルギー生成項と完全に結合した数値シミュレーションの骨子となるコード開発が完了した。実験では、レーザープラズマの生成とそれによって駆動される衝撃波の光学可視化、発光分光による電子励起温度計測を行い、数値シミュレーションのために必要なデータを完備した。
既存のラム加速機をバリスティックレンジとして利用し、プロジェクタイルをマッハ数2〜3で射出することができた。
真空チャンバー内に様々なプラスティック製ディスクを置き、外部においたセレン化亜鉛製レンズによって380Jの炭酸ガスTEAレーザーからの単パスルを集光し、固体のレーザーアブレーションによって発生するインパルス特性を調べたところ、特にポリアセタールにより良好な性能が得られ、さらに最適なレーザーエネルギー密度があることを見出した。雰囲気圧力によってインパスル特性は大きな影響を受け、特に200Pa以下の低圧条件において、雰囲気気体の力学的インピーダンスによる閉じ込め効果が無くても300μN/W程度の高い運動量結合係数が得られた。
LITAによる打上げ作動において加速管内を伝播、また管端で反射する衝撃波の挙動を解析し、インパルス特性に対する影響、特に相似則に対する影響について調べた。LITAの作動は、レーザーエネルギー、プロジェクタイル形状、代表寸法、作動気体の音速と圧力を用いて相似則を導出することができるが、上記の加速管有限長さの効果、作動気体の電離電圧の違いによるエネルギー吸収量の違いにより、インパルス特性がその相似則からはずれることも、実験データとして得られ、実用展開への課題がより明確になった。
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