2012 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー核融合における高速点火用ドライバ粒子の最適化
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22540511
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
坂上 仁志 核融合科学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (30254452)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | レーザー核融合 / 高速点火 / 高速電子 / イオン加速 / 統合シミュレーション |
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| Research Abstract |
コーン付きターゲットを用いた高速点火レーザー核融合では，生成される高速電子が大きな発散角を持つため，コア加熱効率の著しい低下が懸念される．このため，加熱効率の向上には，高速電子のガイディングが不可欠である．そこで，外部印加縦磁場による高速電子ガイディング法について，2次元相対論的電磁粒子コードによりレーザープラズマ相互作用に対する縦磁場の影響および生成される高速電子の特性を評価した．その結果，3kTの外部縦磁場を印加した場合，高速電子は，ほぼ完全にガイディングされることがわかった．
高速電子が大きな発散角を持つ一方，超高強度短パルスレーザーにより，生成効率は悪いものの発散角の小さいイオンビームが生成できる．そこで，イオンビームを生成するターゲット材をCHとし，電子およびイオンエネルギーの違いによるコア到達時刻の差を小さくするために，そのターゲットをコーン内のできるだけコア近傍に設置し，2次元相対論的電磁粒子コードにより生成されるイオンビームの特性を調べ，高速点火に応用できるか検討した．その結果，加熱用レーザーからイオンへのエネルギー変換効率は，1%程度であることがわかった．更に，統合シミュレーションの結果より，イオンは，66~82%のエネルギーをコアに付与し，加熱に対して17~32%の寄与があり，コア電子温度は6~10%上昇することが明らかになった．
高速点火レーザー核融合の前半過程では，コーン付爆縮によって高密度爆縮コアは形成しなければならないが，ホットスポットは形成する必要がないため，低速でエントロピーを低く抑えた爆縮の可能性が考えられる．そこで，輻射・流体コードにより，FIREX-I実験における低速爆縮について検討した．その結果，擾乱がある場合でも安定に爆縮できることがわかったが，爆縮速度が遅いことからコーン先端が長時間高圧に曝される等の懸念される現象もみられた．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(31 results)
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[Journal Article] X-ray backlight measurement of preformed plasma by kJ-class petawatt LFEX laser2012
Author(s)
S. Ohira, S. Fujioka, A. Sunahara, T. Johzaki, H. Nagatomo, S. Matsuo, N. Morio, J. Kawanaka, Y. Nakata, N. Miyanaga, H. Shiraga, H. Nishimura, and H. Azechi
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Journal Title
J. Applied Phys.
Volume: 112
Pages: 063301-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] High-energy-density plasmas generation on GEKKO-LFEX laser facility for fast-ignition laser fusion studies and laboratory astrophysics2012
Author(s)
S. Fujioka, Z. Zhang, N. Yamamoto, S. Ohira, Y. Fujii, K. Ishihara, T. Johzaki, A. Sunahara, Y. Arikawa. K. Shigemori, Y. Hironaka, Y. Sakawa, Y. Nakata, J. Kawanaka, H. Nagatomo, et al.
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Journal Title
Plasma Phys. Control. Fusion
Volume: 54
Pages: 124042-8
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Simulation Study on Fast Electron Beam Guiding by Magnetic Fields2012
Author(s)
T. Johzaki1, A. Sunahara, S. Fujioka, H. Nagatomo, J. Honrubia, H. Shiraga, H. Sakagami, K. Mima, and FIREX Team
Organizer
12th International Workshop on Fast Ignition of Fusion Targets
Place of Presentation
Napa Valley, CA, USA
Year and Date
20121104-20121108
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[Presentation] Simulation study on electron beam guiding by magnetic fields for fast ignition core heating2012
Author(s)
T. Johzaki, A. Sunahara, S. Fujioka, H. Nagatomo, J. Honrubia, H. Shiraga, H. Sakagami, K. Mima, S. Fujioka, H. Azechi, and FIREX project
Organizer
54th Annual APS Meeting of the Division of Plasma Physics
Place of Presentation
Providence, Rhode Island, USA
Year and Date
20121029-20121102
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[Presentation] Heating of the imploded plasma by fast ions in the fast ignition scheme2012
Author(s)
A. Sunahara, T. Johzaki, H. Nagatomo, S. Fujioka, Y. Arikawa, Y. Sakawa, H. Shiraga, K. Mima, and H. Azechi
Organizer
54th Annual APS Meeting of the Division of Plasma Physics
Place of Presentation
Providence, Rhode Island, USA
Year and Date
20121028-20121102
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