極短パルス核破砕中性子源を目指したレーザー荷電変換による陽子ビーム制御の開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K11928
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 武井 早憲 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (20414609)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: パルス核破砕中性子源 / 高出力レーザー / 光周回リング / レーザー荷電変換

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、周回している高出力レーザー光を負水素イオンビームに照射し、レーザー荷電変換により周回数に応じた時間構造を持つ水素イオンビームを切り出すことを目指し、高出力レーザーと光周回リングを組み合わせたレーザー光学系を開発する。
まず、平成30年度にはレーザー光を収束、拡大させながら±50μm程度の位置精度でレーザー光を4回周回させるレーザー周回リングを整備した。そして、令和元年度には長時間にわたるレーザー光路の位置安定性について、合計7日間（168時間）の試験データを取得するとともに、レーザーに対する耐力（レーザー耐力）が10J/cm2のビューポートの照射試験も同時に実施した。その結果、延べ7日間にわたり、位置精度が目標である±50μm程度を満足しており、レーザー耐力が10J/cm2のビューポートが損傷していないことを確認した。
ところで、試験中、長時間にわたる気温などの変化によりレーザー光路の位置が多少変動することがあり、時々レーザー光路の位置を自動で調整することが難しくなることがあった。このような位置変動を少なくするよう、一部の凸レンズの径を大きくするなど工夫した。
一方、光学部品（ビューポート）がレーザー光によって損傷を受けない条件を系統的に調べるため、市販されているビューポートのうち、レーザー耐力が高いもの（140J/cm2）を購入し、長時間にわたる試験に供するように整備した。令和2年度には、このビューポートを含め、レーザー耐力が異なる2～3種類のビューポートで耐久試験を行う予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和元年度において、延べ7日間にわたり、レーザー光路の位置精度が目標とする±50μm程度を満足し、同時にレーザー耐力が10J/cm2のビューポートが損傷しないことを確認したので、研究の進捗は現在のところ、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度には、令和元年度に購入したビューポートを含め、レーザー耐力が異なる2～3種類のビューポートに対してレーザー耐久試験を行い、高出力レーザー光によって損傷を受けない条件を系統的に調べる。