高速点火核融合実験における高速電子測定用ガンマ線スペクトロメーターの開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25630419
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 有川 安信 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 講師 (90624255)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 高速点火核融合 / 高エネルギーX線

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は２種類の高エネルギーX線、1つはコンプトン散乱X線分光器で計測エネルギー領域は0.5-5MeV、2つめは光核反応X線分光器で計測エネルギー領域は3MeV-30MeV、を開発して、高速点火核融合実験における加熱電子ビームの特性を測定する事である。3年の研究によって計画通り2種の計測器が開発され、基礎試験を経て、高速点火核融合実験に導入された。2種の計測器および既存の絶対感度校正済みの低エネルギーX線分光器と比較するとすべてのスペクトルが滑らかにつながった。制動放射X線のスペクトルは滑らかであるから、この実験によって著者らが開発した新規2台の計測器は絶対感度も含めて動作実証がなされた。これらの計測器の開発に関して、国内学会、国際学会、論文発表がなされた。この計測器によって得られたX線スペクトル情報を元に、加熱電子ビームの絶対スペクトルが見積もった。2成分のexp関数を合成した形状をして居る事がわかった。1温度目はT1=1MeV程度であり、この数字は従来研究から推測されるものであった。一方T2=10MeV程度であり、予想以上に高エネルギーである事が分かった。これまでは実測できなかったため知られていなかったこの成分に、レーザーエネルギーの大部分が変換されている事が明らかになり、加熱効率が低い事の大きな理由で有る事が分かった。10年来の問題点であった高速点火核融合の効率低下の原因が明らかになったのである。このように本研究によって開発された計測器によって高速点火核融合研究に大きな貢献を果たした。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 中国科学院(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 中国科学院
• [Int'l Joint Research] ローレンスリバモア研究所(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ローレンスリバモア研究所
• [Journal Article] Development of Compton X-ray spectrometer for high energy resolution single-shot high-flux hard X-ray spectroscopy (2016)
  • Author(s): Sadaoki Kojima, Takahito Ikenouchi, Yasunobu Arikawa, Shohei Sakata, Zhe Zhang, Yuki Abe, Mitsuo Nakai, Hiroaki Nishimura, Hirouyki Shiraga, Tetsuo Ozaki, Shuji Miyamoto, Masashi Yamaguchi, Akinori Takemoto, Shinsuke Fujioka, and Hiroshi Azechi
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments Volume: 87 Pages: 043502
  • DOI: 10.1063/1.4944864
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fast Ignition Realization Experiment with High-Contrast Kilo-Joule Peta-Watt Laser LFEX and Strong External Magnetic Field (2016)
  • Author(s): Shinsuke Fujioka, Yasunobu Arikawa, Sadaoki Kojima, Tomoyuki Johzaki, et.al.
  • Journal Title: Physics of Plasmas Volume: 未定 Pages: 未定
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct measurement of kilo-tesla level magnetic field generated with laser-driven capacitor-coil target by proton deflectometry (2016)
  • Author(s): King Fai Farley Law, Mathieu Bailly-Grandvaux, Alessio Morace, Shohei Sakata, Kazuki Matsuo, Sadaoki Kojima, Seung Ho Lee, Xavier Vaisseau, Yasunobu Arikawa, Akifumi Yogo, Kotaro Kondo, Zhe Zhang, Claudio Bellei, Joao Jorge Santos, Shinsuke Fujioka, H. Azechi
  • Journal Title: Applied Physical Letters Volume: 108 Pages: 091104
  • DOI: 10.1063/1.4943078
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Heating efficiency evaluation with mimicking plasma conditions of integrated fast-ignition experiment (2015)
  • Author(s): Fujioka,S; Johzaki, T;, Arikawa, Y; Zhang,Z; Morace, A; et. al.
  • Journal Title: Physical review E Volume: 91 Pages: 063102-1~8
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.91.063102
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-Intensity Neutron Generation via Laser-Driven Photonuclear Reaction (2015)
  • Author(s): Yasunobu ARIKAWA, Masaru UTSUGI, Morace ALESSIO, Takahiro NAGAI, Yuki ABE, Sadaoki KOJIMA, Shohei SAKATA, et, al.,
  • Journal Title: Plasma fusion reserch Volume: 10 Pages: 2404003,2004007
  • DOI: 10.1585/pfr.10.2404003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] パルス中性子源を用いた大型検体中性子シャドウグラフ技術の開発 (2016)
  • Author(s): 有川安信, 松原秋登, 加藤祐亮, 安部勇輝, 坂田匠平, 小島完興, 余語覚文, 藤岡慎介, 中井光男, 西村博明, 疇地宏, 大竹淑恵, 川瀬啓悟
  • Organizer: 日本物理学会2016年春期大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-20 – 2016-03-24
• [Presentation] プレプラズマが高強度レーザー生成高速電子のエネルギー分布及び発生効率に与える影響 (2016)
  • Author(s): 小島完興, 有川安信, 畑昌育, 藤岡慎介, Alessio Morace, Xavier Vaisseau, 坂田匠平,
  • Organizer: 日本物理学会2016年春期大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-20 – 2016-03-24
• [Presentation] Optimization of HOT electron spectra by using plasma mirror for fast ignition (2015)
  • Author(s): Yasunobu Arikawa, Sadaoki Kojima, Alessio Morace, Shinsuke Fujioka, Akifumi Yogo, et. al.,
  • Organizer: The 9th Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
  • Place of Presentation: seatle, u.s.a.
  • Year and Date: 2015-09-21 – 2015-09-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 爆縮プラズマが高速電子発生に与える影響 (2015)
  • Author(s): 有川安信, 小島完興, 藤岡慎介, Alessio Morace, 畑昌育, 坂田匠平, 安部勇輝,
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-17 – 2015-09-19
• [Presentation] Fast electron generation for fast ignition experiment on LFEX (2015)
  • Author(s): Yasunobu Arikawa, Shinsuke Fujioka, Morace Alessio, Sadaoki Kojima, Takayuki Gawa, Shohei Sakata, Akifumi Yogo, Zhe Zhang, Shigeki Tokita,
  • Organizer: 1st EPS Conference on Plasma Diagnostics,
  • Place of Presentation: Frascatti, Italy
  • Year and Date: 2015-04-15 – 2015-04-18
  • Int'l Joint Research / Invited