高速トムソン散乱計測による過渡的プラズマ物理現象の解明（国際共同研究強化）

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15KK0245
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 安原 亮 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30394290)
• Project Period (FY): 2016 – 2019
• Keywords: 高繰り返しレーザー / バーストモード / 高出力レーザー / トムソン散乱

Outline of Annual Research Achievements

従来、数10ミリ秒間隔に限られていた測定時間スケールを100倍以上向上し、サブミリ秒以下を連続観測可能なトムソン散乱計測装置を用いて、プラズマの電子温度・電子密度の空間分布変化を観測する。そのために、世界トップレベルのプラズマ研究機関であるプリンストンプラズマ物理研究所（PPPL）及びウィスコンシン大学マディソン校（UW-Madison)とレーザー研究機関であるパリ国立高等化学学校との国際共同研究により高速トムソン散乱計測装置の高性能化を行う。
今年度は、H30年6月にパリ国立高等化学学校へ滞在し、G.Aka教授のもとで新規レーザー光源の開発研究を行った。その結果、中性粒子のレーザー計測への可能性を広げる、可視レーザー光源の発振に成功した。
また、核融合科学研究所において、UW-Madisonから提供された電源を組み込んだバーストレーザーの開発を行った。大型のコンデンサバンクを搭載した電源を、発振器と前置増幅器、主増幅器からなるフラッシュランプ励起Nd：YAGレーザーシステムに組み込んで動作テストを行った。単一ショット動作で、レーザーのビームパターンとエネルギーおよびパルス幅を確認しながら、発振器を構成する出力ミラーや増幅器の励起エネルギーの最適化を行った。その結果、1kHz以上の繰り返しで、出力エネルギー１J以上のレーザー動作を実証した。また今年度は、PPPLの協力のもとデータ収集装置の準備を行い、高速トムソン散乱計測の準備が整った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度は、核融合科学研究所において、UW-Madisonから提供された電源を組み込んだバーストレーザーの開発を行い、レーザー動作試験を終了した。さらに、PPPLの協力のもとデータ収集装置の準備を行い、高速トムソン散乱計測の準備が整った。海外との物品輸送手続き等で計画に遅れが生じたが、令和元年度に実際のプラズマを用いたトムソン散乱計測を試みて本研究目標を達成する見込みである。

Strategy for Future Research Activity

これまでに、UW-Madisonから提供された電源を組み込んだバーストレーザーの開発を行い、レーザー動作試験を終了した。さらに、PPPLの協力のもとデータ収集装置の準備を行い、高速トムソン散乱計測の準備が整った。令和元年度に実際のプラズマを用いたトムソン散乱計測を試みて本研究目標を達成する見込みである。本方式の有効性を確認後、海外機関との協力のもと研究を展開していく。