2016 Fiscal Year Research-status Report
高強度レーザー照射下の非平衡輻射プラズマ物理の研究
| Project/Area Number |
15K21767
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
千徳 靖彦 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (10322653)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城﨑 知至 広島大学, 工学研究科, 准教授 (10397680)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016 – 2018
|
| Keywords | 高エネルギー密度 / 超高強度レーザー / 非平衡プラズマ / X線輻射 / イオン加速 / 粒子シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は帰国発展研究として申請代表者の千徳が米国より帰国し、大阪大学レーザーエネルギー学研究センター教授に着任した後H28年8月より開始した。本研究の目的は高エネルギー密度科学、特に超高強度レーザー生成プラズマ中の非平衡輻射物理の解明である。そのために原子物理、X線輻射及びその輸送過程を含めたプラズマ電磁粒子コードPICLSを開発する。日本国内で先駆的な研究を行っている研究者と共同研究を行い、コードの高精度化及び高速化を行うと共に、実験研究者と理論シミュレーション研究者が緊密に連携し、輻射を伴う高エネルギー密度プラズマの非平衡物理を探求する。本年度は研究環境整備としてクラスター計算機システムを導入しシミュレーションコード開発環境を整備した。実施計画に従い、WDM領域での荷電粒子衝突モデル、イオン化及び再結合過程、K殻電離に関する物理モデルの開発を、広島大学城﨑准教授、米国ネバダ州立大学Mancini教授等とともに行った。
実験研究者との共同研究として、理研播磨研究所の犬伏氏・薮内氏(テーマ「高速電子励起のKα線の増幅」)、量子科学技術研究開発機構の西内氏・甲賀氏(テーマ「高Zイオン加速」と「プリパルス加熱物理」)、阪大レーザー研の余語准教授他(テーマ「ピコ秒パルスによる高効率プロトン加速」)などを展開した。余語准教授との共同研究は2月にScientific Reportsに掲載され、関連の理論研究(岩田夏弥氏他共著)をジャーナルに投稿している。また物理モデルに関してもPhysical Review(Ryan Royle他共著)に投稿中である。
研究成果は米国物理学会プラズマ分科会(10月加州サンノゼ)、日米ワークショップ(10月加州サンノゼ)、レーザー励起X線研究会(12月山形県天童市)、強磁場下のレーザープラズマ相互作用に関する研究会(3月岡山県玉野市)、物理学会(3月大阪豊中キャンパス)などの国内・国際会議で積極的に発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究環境の整備として導入したクラスター計算機が稼働し、申請者の開発したプラズマ粒子シミュレーションコードPICLSを用いたレーザープラズマ相互作用に関するシミュレーション研究が予定通り動き出した。早速、レーザーイオン加速の2次元シミュレーションの結果はScientific Reports(Boosting laser-ion acceleration with multi-picosecond pulses, A. Yogo, K. Mima, N. Iwata et al)で実験結果と一緒に発表した。H28年度実施計画として記載している輻射過程の2つの数値モデル(イオン化再結合・特性X線発生)の構築も順調に進み、さらにH29年度に予定していた光電離及びオージェ過程のモデル化も前倒しで完遂し、結果はPhysical Review E (Kinetic modeling of x-ray laser-driven solid Al plasmas viaparticle-in-cell simulation, R. Royle, Y. Sentoku, R. Mancini et al)で投稿中である。
研究実施計画に記載した実験との共同研究も積極的に展開し、帰国発展研究として国内及び国外の共同研究者との連携を強化し、非平衡輻射プラズマ物理の研究を進める研究基盤を整えることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
H29年度は前年度に開発したイオン化・再結合過程、特性X線輻射、光電離・オージェ過程の数値モデルを、輻射輸送を考慮したプラズマ粒子シミュレーションPICLSで検証する。レーザー加熱におけるイオン化・再結合過程に関しては、プリパルスによる物質の加熱に関する研究に適用して、量子科学技術研究開発機構の西内氏・甲賀氏等と実験、流体計算との比較をしながら検証する。特性X線輻射や光電離過程に関しては、理研播磨研究所の犬伏氏・薮内氏等とともに、高速電子励起のKα線の増幅に関する研究を行い、モデルの検証及び実験データの理解を進めていく。その他の研究テーマとしては、ピコ秒高出力レーザーによるイオン加速・電子加速、XFELによる物質の加熱、超高強度レーザーによる重イオン加速などのテーマについてPICLSコードを援用して研究を進めていく。
|
| Causes of Carryover |
本年度の交付額の93%を使用し、残りの7%(1,045,561円)を次年度の繰越金として計上した。残金が生じた主な理由は、3月に前職場であるネバダ州立大学リノ校への出張を予定していたが、先方の受け入れ担当の教授(R. Mancini教授)のスケジュールの都合で、4月以降へ変更されたため、その海外渡航費用が使われなかったことが理由の一つである。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ネバダ大学リノ校への出張はH29年5月9日に再スケジュールされている。
|
-
-
[Journal Article] Boosting laser-ion acceleration with multi-picosecond pulses2017
Author(s)
A. Yogo, K. Mima, N. Iwata, S. Tosaki, A. Morace, Y. Arikawa, S. Fujioka, T. Johzaki, Y. Sentoku, H. Nishimura, A. Sagisaka, K. Matsuo, N. Kamitsukasa, S. Kojima, H. Nagatomo, M. Nakai, H. Shiraga, M. Murakami, S. Tokita, J. Kawanaka, N. Miyanaga, K. Yamaooi, T. Norimatsu, H. Sakagami, S. V. Bulanov, K. Kondo & H. Azechi
-
Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 42451
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Integrated simulation of magnetic-field-assist fast ignition laser fusion2017
Author(s)
T Johzaki, H Nagatomo, A Sumahara, Y Sentoku, H Sakagami, M Hata, T Taguchi, K Mima, Y Kai, D Ajimi, T Isoda, T Endo, A Yogo, Y Arikawa, S Fujioka, H Shiraga and H Azechi
-
Journal Title
PlasmaPhysicsControlFusion
Volume: 59
Pages: 014045
DOI
URL
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
