Verification of efficient plasma heating by counter illuminating ultra-intense laser pulses

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H01870
• Research Institution: The Graduate School for the Creation of New Photonics Industries
• Principal Investigator: 森 芳孝 光産業創成大学院大学, 光産業創成研究科, 准教授 (60440616)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩本 晃史 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00260050) ; 梶村 好宏 明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (20403941) ; 花山 良平 光産業創成大学院大学, 光産業創成研究科, 准教授 (20418924) ; 石井 勝弘 光産業創成大学院大学, 光産業創成研究科, 教授 (30311517) ; 山ノ井 航平 大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (30722813)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 高エネルギー密度科学 / 高強度レーザー / 対向照射 / 高速点火

Outline of Annual Research Achievements

研究の目的は、高強度レーザーの対向照射による高効率プラズマ加熱を検証することである。幅広い密度領域 (カットオフ密度以下から固体密度以上) のプラズマに対して、高強度レーザーの照射配位、交差条件、及びパルス幅等をパラメータとして、これまで体系的に明らかにされていない高強度レーザーの対向照射による加熱の寄与を見極める。
最終年度2021年度は、(1)繰り返しレーザー照射用ワイヤターゲット位置調整システムの改良と、(2)大型高強度レーザーLFEXによる対向照射実験を実施した。
(1)について、2020年度に整備した連続供給ワイヤターゲット送り機構の自動アライメントにより、直径50μmのターゲットがレーザー照射位置から25μm以内にある条件を、確率90％以上で達成した。現在、位置補正に30秒程度を要しており、目標5秒以下の高速化に着手した。さらに、関連テーマである自由落下連続供給ターゲットシステムの対向照射10Hz運転の成果を論文化した。一方、当初予定の超高強度レーザー対向照射実験は、レーザー故障とコロナ禍による修理遅延のため、先送りとなった。
(2)については、ターゲット開発とレーザー対向照射系を構築した。核融合中性子と特性X線輻射計測を同時に計測可能な重水素化Cuドープターゲット(ドープ量0.6 at%)の開発に成功し、論文投稿中である。照射系については、エネルギー伝送率50%が期待できる低強度プラズマミラーによるLFEX対向照射システムを構築し、論文化を進めている。対向ビームの時間交差はプリアンプ光の干渉縞計測からパルス幅1.5ps以内であること確認し、空間交差については、X線ピンホールカメラによるレーザー照射スポット発光から、スポット直径70μm以内で交差したことを確認した。現在、高速電子、高速イオン、核融合中性子結果から、対向照射による加熱高効率化の解析を進めている。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ten hertz bead pellet injection and laser engagement (2022)
  • Author(s): Y. Mori and K. Ishii and R. Hanayama and S. Okihara and Y. Kitagawa and Y. Nishimura and O. Komeda and T. Hioki and T. Motohiro and A. Sunahara and Y. Sentoku and A. Iwamoto and H. Sakagami and E. Miura and T. Johzaki
  • Journal Title: Nuclear Fusion Volume: 62 Pages: 036028
  • DOI: 10.1088/1741-4326/ac3d69
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 高繰り返し運転への取り組み (2021)
  • Author(s): 岩本晃史、森芳孝、重森啓介
  • Journal Title: 電気学会誌 Volume: 141 Pages: 563-566
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プラズマミラーを用いたLFEXレーザー対向照射システムの概要 (2022)
  • Author(s): 森芳孝、小島完興, 池田智一, 山ノ井航平, 安部勇輝, 王雨波, 敦近原, 郭署旺, 浅野将唯, 前川環貴, 滝沢龍之介, 藤岡慎介, 三浦永祐,他
  • Organizer: 日本物理学会第77回年次大会
• [Presentation] 慣性核融合実験のプラズマ温度と密度計測のための新規高濃度Cuドープ重水素化ターゲットの開発 (2021)
  • Author(s): 池田智一，兼安裕美，細川仁美，重森啓介， 乗松孝好，森芳孝，Marilou Cadatal-Raduban，長井圭治，山 ノ井航平
  • Organizer: 第38回 プラズマ・核融合学会年会
• [Presentation] プラズマミラーを用いたLFEXレーザー対向照射プラズマ加熱実験 (2021)
  • Author(s): 森芳孝, 小島完興, 池田智一, 山ノ井航平, 安部勇輝, 嶽村真緒, 王雨波, 敦近 原, 郭署旺, 浅野将唯, 滝沢龍之介, 藤岡慎介, 三浦永祐,他
  • Organizer: 日本物理学会2021年秋季大会
• [Presentation] Progresses of inertial fusion energy program at GPI Hamamatsu toward mini-reactor CANDY (2021)
  • Author(s): Y. Mori, K. Ishii, R. Hanayama, S. Okihara, Y. Kitagaw, O. Komeda, A. Sunahar, E. Miura, A. Iwamoto, T. Ozaki, H. Sakagami, T. Johzaki, Y. Sentoku, Y. Arikaw, Y. Abe, N. Nakajim, S. R. Mirfayzi, S. Sakata, K. Matsuo, S. Fujioka
  • Organizer: 28th IAEA Fusion Energy Conference (FEC2020)
  • Int'l Joint Research