2023 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of heating dynamics in laser-driven fusion by ultra-fast two-dimensional x-ray imaging
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21H01064
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
白神 宏之 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (90183839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
中井 光男 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (70201663)
Morace Alessio 大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (70724326)
有川 安信 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (90624255)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 高速点火レーザー核融合 / 電気光学反応 / 超高速画像診断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高速点火レーザー核融合で最も重要である、超高強度レーザーによる核融合燃料プラズマの加熱プロセスを、超高速度かつ超高空間分解能計測器を用いて計測し、その物理メカニズムの同定を行うものである。その加熱は、時間幅10ピコ秒程度、空間幅30ミクロン程度の領域内で進行すると予測されている。加熱プロセスを計測するためにはX線の発光空間分布を、時間分解能5ピコ秒・空間分解能5ミクロンで、連続500ピコ秒に渡って動画撮影することが必要である。これはストリークカメラ等の従来計測手法では困難である。本研究では、電気光学（EO）特性を持つポリマー(EOポリマ)とチャープパルスレーザー光を用いた、光ファイバーによる伝送方式による計測装置を開発した。本年度、提案したシステムの開発に成功した。LFEXのショットで有効な信号が得られた。インパルス電磁波を用いて計測した、EOポリマ単体の応答時定数は0.7ピコ秒以下であった。最も困難であったLFEXレーザーショットで発生するインパルスX線の検出に成功し、半値全幅8ピコ秒幅の信号が観測された。ファイバー光学系内の非線形光パルス変調の問題に直面したが、半導体レーザー増幅器を開発することで克服した。空間分解計測に関しては、当初予定ではバンドル光ファイバーを用いる計画であったが、既存の製品では分解能と伝送距離が目標に届かないことが判明し、方針転換をした。マルチモードファイバーと符号化イメージングを用いた超高解像度画像伝送技術を導入した。当該技術専門家を研究協力者に加えた。画像伝送の基礎試験を行い、その技術が本研究に適応可能であるという原理実証データを得た。本目的である高速点火加熱を計測する実験は、令和6年度に実施し、加熱物理メカニズムの解明実験を行う計画である。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Measurement of Neutrons Produced by Inertial Fusion with a Diamond Radiation Detector2024
Author(s)
Takehiro Shimaoka,1 Junichi H. Kaneko,1* Yasunobu Arikawa,2 Mitsutaka Isobe,3 Masakatsu Tsubota,1 Kengo Oda,1 Mitsuo Nakai,2 Hiroyuki Shiraga,2 Hiroshi Azechi,2 Akiyoshi Chayahara,4 Hitoshi Umezawa,4 and Shinichi Shikata4
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Journal Title
Sensors and Materials
Volume: 36
Pages: 217-223
Peer Reviewed
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[Presentation] Ultra-fast neutron detector for measuring neutron-emission history of a burning plasma2024
Author(s)
Yasunobu ARIKAWA, Hiroyuki SHIRAGA, Masato OTA, Koichi KAN, Yuki ABE, Alessio MORACE, Akifumi YOGO, Shinsuke FUJIOKA, Johan FRENJE, Maria Gatu JOHNSON, Toshiki YAMADA, Akira OTOMO, Tomoya NAKAMURA, Ryosuke KODAMA
Organizer
12th Inertial Fusion Science and Application
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Super-collimated mono-energetic thermal spin-polarized neutron generator2024
Author(s)
Yasunobu Arikawa, Ryuya Yamada, Toru Sato, Lan Zechen, Wei Tianyun, Yuta Tatsumi, Alessio Morace, Akifumi Yogo, Takehito Hayakawa, Shinsuke Fujioka, Jun Yamasaki, Kazuhisa Sato, Tetsuya Yasuda, Ryosuke Kodama1
Organizer
OPIC/HEDS 2024
Int'l Joint Research
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