Investigation of heating dynamics in laser-driven fusion by ultra-fast two-dimensional x-ray imaging

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01064
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shiraga Hiroyuki 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (90183839)
• 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 超高速計測 / EOサンプリング / ファイバーイメージング

Outline of Final Research Achievements

This project aims to develop an ultrafast time resolution and ultrahigh spatial resolution plasma detector for studying a dynamics of fast heating process in fast ignition laser fusion. We have successfully developed a novel plasma detection system; better than 5-pico second time-resolution and 2.5 micron spatial-resolution detector in single shot, which is sensitive to neutrons, x-rays, electrons and ions. The performance has been demonstrated at laser fusion experiment. The detector system consists of Electro Optic Polymer and chirped pulse laser and optical fibers. By using the detector experiment on studying the heating dynamics will be conducted this year.

Free Research Field

超高速イメージング計測、レーザー核融合

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発したプラズマ計測器は、最適化された条件では時間分解能が1ピコ秒、空間分解能が1ミクロンを得ることができる。これは従来の当該分野の最高分解能を、時間分解能で10倍、空間分解能で10倍上回り、総合性能として100倍の性能向上を達成するものである。これまでレーザー核融合研究は、核融合燃焼中のプラズマのダイナミックス（時間変化するプラズマ中の温度空間分布や密度空間分布）を見ることはできなかったものが、この計測装置を用いれば時間が止まったかのように見えるようになった。この計測手法はレーザー核融合のみならず、広い超高速現象を対象とする研究分野で適応できるため、幅広い分野に貢献する成果である。