2015 Fiscal Year Annual Research Report
高速点火レーザー核融合におけるドライバ粒子の伝播制御
Project/Area Number |
25400539
|
Research Institution | National Institute for Fusion Science |
Principal Investigator |
坂上 仁志 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30254452)
|
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城崎 知至 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10397680)
|
Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
Keywords | レーザー核融合 / 高速点火 / 統合シミュレーション / 短波長化 / 高速電子 / イオン加速 / 外部磁場 |
Outline of Annual Research Achievements |
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重要な役割を果たす高速電子は,大きな発散角と高いスロープ温度を持つため,コア加熱効率の著しい低下が懸念されている.そこで,高エネルギーイオンを用いて補助加熱を行う手法について統合シミュレーションを行った.コーンチップをイオン源となる低密度CHフォームでコーティングし,ポンドラモーティブ力による直接イオン加速を用いた場合,フォーム中央部のイオンは加速されるが,コーン壁に沿う電子密度増加による静電場およびCHフォームの凹面変形により,イオンビームの発散角は大きくなることがわかった.これを抑制するため,コーン形状のテーパーをなくし,凹面変形補償のためCHフォームを凸面にした結果,加熱のイオン寄与は67%改善されたが,電子寄与は半減した.このため,ターゲット構造の最適設計が必要である. 一方,高速電子を外部磁場によってコアまでガイディングする手法では,平成28年度のFIREX実験に導入される中実ターゲットについて,爆縮による外部磁場の圧縮をシミュレーションし,その磁場を用いてコア加熱をシミュレーションした結果,初期に1.5 kTの外部磁場を印加した場合,加熱効率は1.6倍程度向上することが示された. また,高速電子のスロープ温度を下げる手法として,加熱用レーザーの短波長化(2ω,3ω化)が考えられている.そこで,短波長レーザーにより生成される高速電子の特性を評価し,簡易的にコア加熱効率を見積もったところ, 2ω化の場合には1.7倍,3ω化の場合には2.1倍程度の向上を期待できることがわかった. 一方,強磁場中での相対論的電子ビームの高密度プラズマ中の輸送では,非線形ホイッスラー波として双極子磁場が成長しながら伝播し,双極子磁場の誘導電場により電子ビームが減速する結果,ビームエネルギーが磁場エネルギーに変換されることがわかった.
|
Research Products
(65 results)
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Hot electron spectra on advanced targets in FIREX2016
Author(s)
T. Ozaki, A. Sunahara, H. Shiraga, Y. Arikawa, S. Fujioka, H. Sakagami, Z. Zhang, H. Nagatomo, T. Johzaki, T. Namimoto, M. Taga, S. Kojima, Y. Abe, K. Ishihara , T. Nagai , S. Sakata , S. Hattori, Y. Sakawa, H. Nishimura, H. Azechi, and FIREX group
-
Journal Title
J. Phys.: Conf. Series
Volume: 688
Pages: 012083
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Direct Heating of a Laser-Imploded Core by Ultra-Intense Laser-Driven Ions2015
Author(s)
Y. Kitagawa, Y. Mori, O. Komeda, K. Ishii, R. Hanayama, K. Fujita, S. Okihara, T. Sekine, N. Satoh, T. Kurita, M. Takagi, T. Watari, T. Kawashima, H. Kan, Y. Nishimura, A. Sunahara, et al.
-
Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 114
Pages: 195002
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Heating efficiency evaluation with mimicking plasma conditions of integrated fast-ignition experiment2015
Author(s)
S. Fujioka, T. Johzaki, Y. Arikawa, Z. Zhang, A. Morace, T. Ikenouchi, T. Ozaki, T. Nagai, Y. Abe, S. Kojima, S. Sakata, H. Inoue, M. Utsugi, S. Hattori, T. Hosoda, S. H. Lee, K. Shigemori, Y. Hironaka, A. Sunahara, H. Sakagami, K. Mima, et al.
-
Journal Title
Phys. Review E
Volume: 91
Pages: 063102
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
[Journal Article] Quantitative K alpha line spectroscopy for energy transport in fast ignition plasma driven with LFEX PW laser2015
Author(s)
Z. Zhang, H. Nishimura, S. Fujioka, Y. Arikawa, T. Ikenouchi, M. Nakai, H. Nagatomo, H. Chen, J. Park, G. J. Williams, T. Ozaki, H. Shiraga, S. Kojima, H. Hosoda, N. Miyanaga, J. Kawanaka, Y. Nakata, T. Jitsuno, and H. Azechi
-
Journal Title
High Energy Density Phys.
Volume: 15
Pages: 78-81
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Density and x-ray emission profile relationships in highly ionized high-Z laser-produced plasmas2015
Author(s)
K. Yoshida, S. Fujioka, T. Higashiguchi, T. Ugomori, N. Tanaka, M. Kawasaki, Y Suzuki, C. Suzuki, K. Tomita, R. Hirose, T. Ejima, H. Ohashi, M. Nishikino, A. Sunahara, B. Li, P. Dunne, G. O’sullivan, T. Yanagida, H. Azechi, and H. Nishimura
-
Journal Title
Appl. Phys. Lett.
Volume: 106
Pages: 121109
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
[Journal Article] Numerical evaluation of a 13.5nm high-brightness microplasma extreme ultraviolet source2015
Author(s)
H. Hara, G. Arai, T. H. Dinh, W. Jang, T. Miura, A. Endo, T. Ejima, B. Li, P. Dunne, G. O’Sullivan, A. Sunahara, and T. Higashiguchi
-
Journal Title
J. Appl. Phys.
Volume: 118
Pages: 193301
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Multilayered polycrystallization in singe-crystal YSZ by laser-shock compression2015
Author(s)
Y. Nishimura, Y. Kitagawa, Y. Mori, T. Hioki, H. Azuma, T. Motohiro, T. Komeda, K. Ishii, R. Hanayama, T. Sekine, A. Sunahara, T. Kajino, T. Nishi, T. Kondo, M. Fujine, N. Sato, T. Kurita, T. Kawashima, T. Kan, E. Miura, and Y. Sentoku
-
Journal Title
J. Phys. D: Appl. Phys.
Volume: 48
Pages: 325305
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Laser ablation and target acceleration under the strong magnetic field2015
Author(s)
H. Nagatomo, K. Matsuo, T. Asahina, T. Johzaki, P. Nicolai, J. Breil, A. Sunahara, A. Morace, K. Shigemori, T. Sano, Z. Zhang, S. Fujioka, H. Sakagami, and K. Mima
Organizer
57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
Place of Presentation
Savannah, GA
Year and Date
2015-11-16 – 2015-11-20
Int'l Joint Research
-
-
[Presentation] Hydrodynamic simulation of Irradiation of ultra-intense laser on the inner surface of shell2015
Author(s)
A. Sunahara, T. Johzaki, Y. Abe, H. Sakagami, S. Lee, Y. Arikawa, S. Fujioka, H. Nagatomo, H. Shiraga, H. Azechi, and FIREX project team
Organizer
57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
Place of Presentation
Savannah, GA
Year and Date
2015-11-16 – 2015-11-20
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
[Presentation] Direct Heating of Compressed Core by Ultra-Intense Laser2015
Author(s)
A. Sunahara, T. Johzaki, H. Sakagami, H. Nagatomo, K. Mima, Y. Abe, Y. Arikawa, S. Fujioka, H. Shiraga, H. Azechi, FIREX project group, Y. Mori, Y. Kitagawa, and Y. Sentoku
Organizer
9th Int. Conf. on Inertial Fusion Sciences and Applications
Place of Presentation
Seattle, WA
Year and Date
2015-09-20 – 2015-09-25
Int'l Joint Research
-
[Presentation] An Optimum Design of Implosion with External Magnetic Field for Electron Beam Guiding in Fast Ignition2015
Author(s)
H. Nagatomo, T. Johzaki, A. Sunahara, K. Matsuo, T. Asahina, A. Sunahara, T. Sano, K. Mima, H. Sakagami, P. Nicolai, J. Breil, J.-L. Feugeas, S. Fujioka, A. Morace, K. Shigemori, and Z. Zhang
Organizer
9th Int. Conf. on Inertial Fusion Sciences and Applications
Place of Presentation
Seattle, WA
Year and Date
2015-09-20 – 2015-09-25
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] 高速点火のための密度半径積と圧縮磁場配位の最適化2015
Author(s)
長友英夫, 城崎知至, 松尾一輝, 朝比奈隆志, 藤岡慎介, 砂原淳, 坂上仁志, Zhang Zhe, Morace Allesio, 重森啓介, 佐野孝好, 三間圀興
Organizer
日本物理学会2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-