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レーザーとクラスターの相互作用を用いたテーブルトップパルス中性子源に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14780378
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 プラズマ理工学
研究機関特殊法人日本原子力研究所 (2003)
筑波大学 (2002)

研究代表者

森 道昭  特殊法人日本原子力研究所, 光量子科学研究センター, 研究員 (10323271)

研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード超高強度レーザー / 中性子 / フェムト秒レーザー / クラスター / 中性子発生 / 電子線発生
研究概要

本年度は、特に中性子発生と密接な関係のある、レーザークラスター相互作用による高速プロトン発生について研究を進めた。プロトンを含む被加速イオンのエネルギーは阪大の西原らのモデル(クーロン爆発モデル)から、クラスター径の2乗に比例し、ピーク出力100TW級のレーザーシステムと組み合わせることでMeV級の高速イオンが発生可能であることが示されている。当然、このMeV級の重水素イオンを発生させる事ができれば、現状のイオン温度(〜8keV)から2桁程度核融合反応レートを向上させることができ、その結果中性子の高輝度や、さらに核変換等の旧来のテーブルトップレーザーを用いた放射線発生からさらに踏み込んだ研究が期待できると考えられる。しかし、特に水素において巨大クラスターの生成は、技術的に難しい問題がある。これは、クラスター形成に気体の断熱膨張を用いる為で、沸点・凝固点が非常に低い水素では液体窒素等でガスを予備冷却した場合でも高々10nmのクラスターしか生成できない技術的な問題を有している。本年度の研究は、水素化合物を用いることでこの沸点・凝固点が低い問題をクリアし、100ナノメートル級の巨大クラスターを生成させ、高輝度中性子源の開発に向けた高速プロトン発生についてその実証と物理機構の解明に向けて研究を進めた。その結果、100TWレーザー照射実験を通じ、最大100keVを越える高速プロトンを検出し、水素化合物を用いる有用性を明らかにするとともに、さらに平均プラズマ密度を高めることでさらに高いエネルギーが期待できる事を明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (4件)

  • [文献書誌] 森 道昭, 近藤公伯: "10TWチタンサンファイアレーザーを用いたガスターゲットからの高速電子発生"レーザー研究(レーザー学会誌). 31.11. 737-741 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Michiaki Mori, Eiji Takahashi, Kiminori Kondo: "Image of second harmonic emission generated from ponderomotively excited plasma density gradient"Physics of Plasmas. 9.6. 2812-2816 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kiminori Kondo, Michiaki Mori, Takashi Shiraishi: "X-ray generation from fs laser heated Xe clusters"Applied surface science. 197-198. 138-144 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mori, E.Takahashi, T.Shiraishi, S.Taki, K.Kondo: "Inertial Fusion Sciences and Applications(IFSA) 2001(国際会議IFSA2001のプロシーディング集、論文ページ:890-894)"K.A.Tanaka, D.D.Msyerhofer, and J.Meyer-ter-fehn. 1276 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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