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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Study on Material Property for Nuclear Fusion System by Generation and Measurement at Singularity using Intense Pulsed Power Device

Research Project

Project/Area Number 16K06934
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

菊池 崇志  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (30375521)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 樫根 健史  鹿児島工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (60332110)
田村 文裕  長岡工業高等専門学校, 電気電子システム工学科, 助教 (10804693)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords核融合 / 慣性核融合 / Warm Dense Matter / パルスパワー / 高密度プラズマ / 高エネルギー密度科学
Outline of Annual Research Achievements

これまでに構築した実験系により、大強度パルスパワー発生装置を用いた通電加熱による高密度プラズマ・Warm Dense Matterの生成・計測系による測定および数値シミュレーションによる解析を行った。
試料への投入エネルギー評価のため、測定した電圧・電流波形から投入電力を算出し、時間積分することにより、試料へ投入されたエネルギーを見積もっている。本実験系のような高周波・高電圧・大電流・短パルスの高ノイズ環境下で同期の取れた計測は非常に困難であり、専用の計測系の研究開発を含め、設計・製作し測定を行なっている。前年度に再設計し製作し直した電圧計測系を用いて実験を行なったが、さらなる精度の高い計測を目指し、容量分圧器を用いた電圧計測系の試行も行なった。また、電流計測系についても新しく提案されているリニアロゴスキーコイルによる高精度な測定を目指し、回路パラメータの導出や分布定数回路モデルによる回路シミュレーション、設計方法を考案した。
再構築した実験系・計測系を用いて、試料の通電加熱を行い、高密度状態の発生・光学計測を実施した。得られたデータを解析し、試料が目標とする温度以上に達することを確認した。一方で、再構成した実験系・計測系によってより精度良い測定が可能になったため、試料の初期形状によるWarm Dense Matterの生成過程・挙動の違いなど、従来は観測できなかった特異な状況が見られるようになっている。合わせて、熱伝導方程式に基づく定式化による試料の加熱・熱拡散を数値シミュレーションにより解析し、実験的には確認できない内部および試料表面付近の温度分布を観測し、試料の密度など実験条件を策定する上で注意すべき点などを明らかにした。

  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Color centers in NaCl single crystals induced by pulsed intense relativistic electron beams to simulate radiation bursts in Europa2019

    • Author(s)
      Ryota Toba, Takashi Kikuchi, Go Imada, Gordon J. Thorogood, Naoya Hayashi, Helen E. Maynard-Casely, Hisayuki Suematsu, Tadachika Nakayama, Tsuneo Suzuki, and Koichi Niihara
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Pages: 046003-1-5

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab04a0

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An Exploding Wire-Compression Method for Evaluating the Electrical Conductivity of Diamond-Like Carbon in a Warm Dense State2019

    • Author(s)
      Toru Sasaki, Takumi Ohuchi, Arata Watabe, Satoshi Sugimoto, Kazumasa Takahashi, Takashi Kikuchi, Mayuko Koga, Shinsuke Fujioka
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Science

      Volume: 47 Pages: 1477-1481

    • DOI

      10.1109/TPS.2018.2890594

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 慣性核融合のための大強度パルスパワー発生装置を用いた通電加熱により生成したWarm Dense Matterの電圧・電流計測とその特性2019

    • Author(s)
      樋口 弘宜,宮本 泰成,石谷 暢規,田村 文裕,高橋 一匡,佐々木 徹,菊池 崇志, 樫根 健史, 徳地 明,江 偉華
    • Organizer
      平成30年度核融合科学研究所共同研究形式研究会プログラム「新世代パルスパワー技術で拓くプラズマ・ビーム物理と応用の新展開」
  • [Presentation] 大強度パルスパワー発生装置を用いた発泡金属の通電加熱過程の熱伝導解析2018

    • Author(s)
      本庄 勇介、阪本 優也、樋口 弘宣、中山 優佑、宮本 泰成、 田村 文裕、高橋 一匡、佐々木 徹、菊池 崇志
    • Organizer
      第35回プラズマ・核融合学会年会
  • [Presentation] 高専-長岡技科大連携による放電プラズマ・核融合研究2018

    • Author(s)
      菊池 崇志、田村 文裕、齋藤 誠紀、樫根 健史、高橋 一匡、佐々木 徹
    • Organizer
      第35回プラズマ・核融合学会年会
  • [Presentation] 高速点火慣性核融合用材料のWarm Dense Matter物性評価に向けたサーマルガン・プラズマへの投入エネルギー密度と飛翔体速度の関係2018

    • Author(s)
      中山優佑, 松谷翔生, 田村文裕, 菊池崇志, 佐々木徹, 髙橋一匡, 樫根健史, 江 偉華, 徳地 明,藤岡慎介, 佐野孝好
    • Organizer
      電気学会 放電/プラズマ・パルスパワー合同研究会
  • [Presentation] リニアロゴスキーコイルの特性へのコイルパラメータの影響2018

    • Author(s)
      藤原杏子, 菊池崇志, 佐々木徹, 高橋一匡, 田村文裕, 徳地 明
    • Organizer
      電気学会 放電/プラズマ・パルスパワー合同研究会
  • [Presentation] Development of Measurement System for Thermal and Electrical Conductivities in Warm Dense Matter Toward Physical Properties in Fusion Materials2018

    • Author(s)
      Shingo Kusano, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, and Takashi Kikuchi
    • Organizer
      The 7th International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN 2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flyer Acceleration by Electro-Thermal Gun Toward Warm Dense Matter Generation for Inertial Confinement Fusion with Fast Ignition2018

    • Author(s)
      Yusuke Nakayama, Matsuya Syoui, Fumihiro Tamura, Takashi Kikuchi, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Kenji Kashine, Weihua Jiang, and Akira Tokuchi
    • Organizer
      The 7th International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN 2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Numerical modeling and simulation for linear Rogowski coil in lumped and distributed circuits2018

    • Author(s)
      Kyoko Fujiwara, Takashi Kikuchi, Toru Sasaki, Kazumasa Takahashi, Fumihiro Tamura, Akira Tokuchi
    • Organizer
      The 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermal conductivity measurement for warm dense matter using laser induced fluorescence and isochoric pulsed‐power discharge2018

    • Author(s)
      SASAKI Toru, KUSANO Shingo, TAKAHASHI Kazumasa, KIKUCHI Takashi
    • Organizer
      7th Euro-Asian Pulsed Power Conference and 22nd International Conference on High-Power Particle Beams(EAPPC & BEAMS2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Measurement of Flyer Accelerated by Electro-Thermal Gun Toward Warm Dence Matter Generation of Guiding Cone Material for Inertial Confinement Fusion with Fast Ignition2018

    • Author(s)
      Yusuke Nakayama, Matsuya Syoui, Fumihiro Tamura, Takashi Kikuchi, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Kenji Kashina, Weihua Jiang, Akira Tokuchi, Shinsuke Fujioka, Takayoshi Sano
    • Organizer
      International Symposium on Heavy Ion Fusion and Beam-Driven High Energy Density Science (HIF2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大強度パルスパワー発生装置による通電加熱を用いた爆縮時間スケールでのWarm Dense Matterの生成と導電率計測2018

    • Author(s)
      樋口弘宜, 宮本泰成, 石谷暢規, 田村文裕, 高橋一匡, 佐々木徹, 菊池崇志, 樫根 健史, 徳地 明, 江 偉華
    • Organizer
      第12回核融合エネルギー連合講演会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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