2017 Fiscal Year Annual Research Report
Collisionless shock wave and ion acceleration driven by ultra-intense laser under a strong magnetic field
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15H03758
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
田口 俊弘 摂南大学, 理工学部, 教授 (90171595)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三間 圀興 光産業創成大学院大学, その他の研究科, 特任教授 (30033921)
城崎 知至 広島大学, 工学研究科, 准教授 (10397680)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | レーザープラズマ / 超高強度レーザー / 強磁場 / 無衝突衝撃波 / 高速点火核融合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，強磁場下でのレーザープラズマ相互作用とビーム伝播に関して，研究代表者と分担者がそれぞれの分野について以下の研究成果を得た．
１．強磁場下での電子ビーム伝播におけるハイブリッドコード解析では，電子流のせき止め現象が，大強度ホィッスラー波に起因するものと特定されたため，コードを背景プラズマも粒子として取り扱える粒子コードに改良してイオン加速の解析を行った．改良の際に，境界での背景粒子の入出力が大きな問題となったため，様々な手法を試して最適なものを導入した．この粒子コードにより，大強度ホイッスラー波発生後に生成される静電場によりイオンが加速されることがわかった．
２．無衝突衝撃波の形成過程につき，イオン２流体不安定性の理論とシミュレーション並びに実験結果の解析等の基盤研究を行なった．その結果，イオンビームの異常エネルギー緩和を発見し，関係する実験結果の説明に成功し，論文として発表した．また，イオンビームと高エネルギー電子ビーム２流体不安定性が共存する場合，電子ビームのフィラメント化により生じる静電界により，イオンビームもフィラメントになることを発見した．
３．高速点火レーザー核融合における強磁場の電子ビームガイドへの応用に関しては，核融合点火実証を目的とし，点火級高強度レーザーによる高速電子生成過程並びに強磁場による電子ガイドに関するPICシミュレーションを実施した．強度5×10^20 W/cm^2のレーザーによる電子加速では，レーザーから電子ビームへのエネルギー変換効率は40%程度と高いが，加熱に寄与する低エネルギー電子へのエネルギー変換効率が10%程度と低いことが示された．また高エネルギー電子ビームのガイディングには10kT級の強磁場が必要となることが示された．今後の課題としてレーザー強度の低減とレーザーの短波長化による電子エネルギーの低減について検討を開始した．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(29 results)
