| 研究課題/領域番号 |
11680478
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
プラズマ理工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
青木 尊之 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (00184036)
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| 研究分担者 |
堀岡 一彦 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10126328)
関根 利守 文部科学省, 無機材質研究所・高圧ステーション, 主任研究官
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2000年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1999年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
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| キーワード | 炭素単純立方格子 / ダイヤモンド / 衝撃波 / テラパスカル圧力 / レーザーアブレーション / 飛翔体加速 / 衝撃インピーダンス / SESAME状態方程式 / 炭素単純立方格子結晶 / 動的圧縮 / 数値シミュレーション / 低エントロピー圧縮 / 並列計算 |
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| 研究概要 |
レーザー照射によるアブレーション圧力で加速された飛翔体をダイヤモンドに衝突させ、衝突による動的圧縮で炭素単純立方格子が生成する熱力学的条件に到達することが可能であるかを、数値流体力学シミュレーションにより明かにした。炭素単純立方格子は圧力2TPa(テラパスカル)以上で生成することが予測されているが、温度は数千度以上になると融解するおそれがある。飛翔体衝突は強い衝撃波による高い圧力を発生するが、温度も高くなってしまう。そこで、弱い衝撃波が多数発生し、断熱圧縮に近づけるような標的および飛翔体の構造を検討した。衝撃インピーダンスの評価から、2TPaを発生するためには飛翔体の衝突速度が14km/sec以上でなければならないことが明らかになり、この速度でサンドウィッチ構造をした飛翔体が標的に衝突して高圧を生じる過程をロスアラモス国立研究所で開発された状態方程式SESAMEライブラリと圧縮性流体コードを用いて検証した。最も低エントロピー圧縮が達成したのは、厚さ10μmのダイヤモンドを厚さ80μmの金と厚さ20μmプラスチックで挟んだ構造(衝突面がプラスチック)の標的に、金(20μm)-銅(10μm)-プラスチック(20μm)(衝突面がプラスチック)の標的が衝突する場合であり、温度上昇は2000度程度に抑えられた。衝突面に衝撃インピーダンスの低いプラスチックを配置したことで1次衝撃波の強度を低下させ、背面に衝撃インピーダンスの高い金を配置したことで衝撃波が外へ逃げて行くことを妨げ効率的な圧縮を達成した。
一方、飛翔体を14km/sec以上に加速するには、厚さ20μmの金に波長250nm、強度6TW/cm^2のレーザーを1Onsecの時間照射することで達成されることをレーザープラズマ相互作用まで含んだ圧縮性流体コードで示した。
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