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超高強度レーザーとプラズマとの相互作用により形成される導波路診断

研究課題

研究課題/領域番号 12J00858
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 核融合学
研究機関大阪大学

研究代表者

岩脇 智行  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードレーザープラズマ / 高速点火核融合 / 国際情報交換 / レーザー核融合------------------ / レーザー核融合
研究実績の概要

Super-penetrationによる効率の良い高密度プラズマ加熱を目指した研究を行った。これまでの研究によって超高強度レーザーを臨界密度の1/4の電子密度を有する位置に集光すれば、そのレーザー光は高密度なプラズマ領域まで伝搬し、且つ加熱に有効な高速電子ビームを発生させることができるとされてきた。しかし、その物理機構に関しては充分に理解されていなかった。
そこで本研究ではまず加熱に有効な高速電子ビームの発生機構に着目した。その結果、レーザー光が臨界密度程度のプラズマ中を伝搬する際に発生する強力な磁場がそのような高速電子ビームを発生させていることがわかった。次にそのような高密度プラズマ領域までレーザー光を伝搬させるために必要な条件に着目した。その結果、レーザー光先端位置において相対論的な速度にまで加速されたプラズマがレーザー光の伝搬を妨げる働きをすることが明らかとなった。この結果から超高強度レーザーを高密度なプラズマ領域まで伝搬させるためには、極端にレーザー強度を高くする、もしくはレーザーパルス幅を延ばすことが示唆された。そこでこれらを確認するために大規模コロナプラズマを模擬したプラズマに対して条件の異なる超高強度レーザーを照射し、その際の伝搬の様子や発生する高速電子ビームの特性を観測した。その結果、レーザー光先端位置においてその伝搬が相対論的な速度を有するプラズマによって妨害された場合、レーザーパルス幅を延ばすことによってレーザー光を臨界密度を超えるプラズマ領域まで到達させ、且つ加熱に有効な高速電子ビームが得られることがわかった。
この結果は今後のSuper-penetrationによる加熱を推進する上で大変重要な結果となった。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Collimation of Fast Electrons in Critical Density Plasma Channel2015

    • 著者名/発表者名
      T. Iwawaki, H. Habara, S. Baton, K. Morita, J. Fuchs, S. Chen, M. Nakatsutsumi, C. Rousseaux, F. Filippi, W. Nazarov, and K. A. Tanaka
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 10 号: 0 ページ: 1304005-1304005

    • DOI

      10.1585/pfr.10.1304005

    • NAID

      130005286914

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficient propagation of ultra-intense laser beam in dense plasma2015

    • 著者名/発表者名
      H Habara, S Ivancic, K Anderson, D Haberberger, T Iwawaki, C Stoeckl, K A Tanaka, Y Uematsu and W Theobald
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Channeling of Multi-kJ High-Intensity Laser Beams in an Inhomogeneous Plasma2015

    • 著者名/発表者名
      S.Ivancic, D. Haberberger, H. Habara, T. Iwawaki, K. Anderson, R. S. Craxton, D.H. Froula, D. D. Meyerhofer, C. Stoeckl, K. A. Tanaka and W. Theobald
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collimated fast electron beam generation in critical density plasma2014

    • 著者名/発表者名
      T. Iwawaki, H. Habara, S. Baton, K. Morita, J. Fuchs, S. Chen, M. Nakatsutsumi, C. Rousseaux, F. Filippi, W. Nazarov, and K. A. Tanaka
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 21 号: 11 ページ: 113103-113103

    • DOI

      10.1063/1.4900868

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Measuring the strong electrostatic and magnetic fields with proton radiography for ultra-high intensity laser channeling on fast ignition2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Uematsu, S. Ivancic, T. Iwawaki, H. Habara, A. L. Lei, W. Theobald and K.A. Tanaka, Measuring the strong electrostatic and magnetic fields with proton radiography for ultra-high intensity laser channeling on fast ignition
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 85 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.4890575

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Implosion and heating experiments of fast ignition targets by Gekko-XII and LFEX lasers2013

    • 著者名/発表者名
      H. Shiraga, et at.
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 59 ページ: 1008-1008

    • DOI

      10.1051/epjconf/20135901008

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absolute Kd line spectroscopy for cone-guided fast-ignition target2013

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimura, et at.
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 59

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stopping and transport of fast electron in superdense matter2013

    • 著者名/発表者名
      A. Okabayashi, et al
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 20 号: 8 ページ: 83301-83301

    • DOI

      10.1063/1.4816812

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高強度レーザーによる相対論プラズマの物性2013

    • 著者名/発表者名
      羽原英明
    • 雑誌名

      レーザー学会誌

      巻: 41 ページ: 7-12

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高コントラ ストレーザ一により生成される高速電子スペクトルの材料依存性2013

    • 著者名/発表者名
      三島陽介
    • 雑誌名

      レーザー学会誌

      巻: 41 ページ: 49-53

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Doppler effect in ultra- intense laser propagation in around critical density plasmas2014

    • 著者名/発表者名
      T. Iwawaki, H. Habara, T. Yabuuchi, H. Sakagami, K.A. Tanaka
    • 学会等名
      Omega Laser Facility Users Group Workshop
    • 発表場所
      Rochester University, America
    • 年月日
      2014-04-23 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 臨界密度プラズマ中を伝搬する超高強度レーザーに作用するドップラー効果2014

    • 著者名/発表者名
      岩脇 智行, 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 年月日
      2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electron beam generation by direct laser acceleration from over critical density plasma2013

    • 著者名/発表者名
      T. Iwawaki, et at
    • 学会等名
      International Conference on High Energy De nsity Physics
    • 発表場所
      Saint Malo, France
    • 年月日
      2013-06-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Study of relativistic laser propagation in critical density plasma using 1D and 2D PIC Simulation2013

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Iwawaki
    • 学会等名
      Japan US Fast Ignition workshop
    • 発表場所
      北海道ヒルトンニセコビレッジ
    • 年月日
      2013-03-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 田中研究室ホームページ

    • URL

      http://www.eie.eng.osaka-u.ac.jp/le/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.eie.eng.osaka-u.ac.jp/le/research.html#gyouseki

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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