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超大出力パルスパワー装置を用いた特異点状態形成・測定による核融合材料の物性研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06934
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 核融合学
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

菊池 崇志  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (30375521)

研究分担者 樫根 健史  鹿児島工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (60332110)
田村 文裕  長岡工業高等専門学校, 電気電子システム工学科, 助教 (10804693)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード核融合 / 慣性核融合 / Warm Dense Matter / パルスパワー / 高密度プラズマ / 高エネルギー密度科学
研究成果の概要

大強度パルスパワー発生装置を用い高密度プラズマ・Warm Dense Matter状態の生成・計測系の構築および測定,計算コードの開発および解析を行った.生成した試料からの発光スペクトル測定は,転送光学系を設計・構築して実現した.本実験系のような高ノイズ環境下で同期の取れた計測は困難であり,計測系の研究開発も行った.試料へ投入するエネルギーを調整するため,電子ビームダイオードによる投入エネルギー制御系を組み込み,試料が目標温度以上に達することを確認した.熱伝導方程式に基づく計算コード開発および実験条件に合わせた数値解析を行い,実験条件を策定する上での注意点等を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

得られたデータや計算モデルは核融合研究の基盤情報となる.慣性核融合分野では標的の構造や材料の選定に重要な知見となる.炉壁材料の選定にも有益なため,炉工学的にも波及効果があり,核融合発電システム全体の設計にとっても意義がある.
核融合研究のみならず,高圧科学の一種で,部分電離や縮退を考慮した特殊な状況,金属・絶縁体の遷移,導電率や熱などの輸送特性が未解明で,学術的に興味深い問題である.高電圧・大電流・高周波パルス信号を精度良く捉える測定技術の開発も非常に重要な課題であり,得られた知見・技術は他分野へも大いに波及できる,意義のあるテーマを多数抱えている.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Color centers in NaCl single crystals induced by pulsed intense relativistic electron beams to simulate radiation bursts in Europa2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Toba, Takashi Kikuchi , Go Imada, Gordon J. Thorogood, Naoya Hayashi, Helen E. Maynard-Casely, Hisayuki Suematsu, Tadachika Nakayama, Tsuneo Suzuki, and Koichi Niihara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 58 号: 4 ページ: 046003-046003

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab04a0

    • NAID

      210000155632

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An Exploding Wire-Compression Method for Evaluating the Electrical Conductivity of Diamond-Like Carbon in a Warm Dense State2019

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Toru、Ohuchi Takumi、Watabe Arata、Sugimoto Satoshi、Takahashi Kazumasa、Kikuchi Takashi、Koga Mayuko、Fujioka Shinsuke
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 47 号: 2 ページ: 1477-1481

    • DOI

      10.1109/tps.2018.2890594

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Behavior in Beam Diode Driven by Intense Pulsed Power Device for Warm Dense Matter State Research of Inertial Confinement Fusion2017

    • 著者名/発表者名
      Shahed-Uz-Zaman Md.、Takahashi Kazumasa、Sasaki Toru、Kikuchi Takashi、Harada Nob.
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 131 ページ: 348-353

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2017.09.460

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of the thermal conductivity of warm dense tungsten plasma generated by a pulsed-power discharge using laser-induced fluorescence2017

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Satoshi、Watabe Arata、Sugimoto Yuki、Kusano Shingo、Takahashi Kazumasa、Sasaki Toru、Kikuchi Takashi、Harada Nob.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 7 ページ: 072703-072703

    • DOI

      10.1063/1.4990064

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Input Energy Control Using Electron Beam Diode as Impedance Controller to Study Warm Dense Matter by Pulsed Power Discharge with Isochoric Heating2017

    • 著者名/発表者名
      T. ITO, R. HAYASHI, T. ISHITANI, Md. Shahed-Uz-ZAMAN, K. KASHINE, K. TAKAHASHI, T. SASAKI, T. KIKUCHI, Nob. HARADA, W. JIANG and A. TOKUCHI
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 12 号: 0 ページ: 1204024-1204024

    • DOI

      10.1585/pfr.12.1204024

    • NAID

      130006897728

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Input energy measurement toward warm dense matter generation using intense pulsed power generator2016

    • 著者名/発表者名
      R. Hayashi, T. Ito, T. Ishitani, F. Tamura, T. Kudo, N. Takakura, K. Kashine, K. Takahashi, T. Sasaki, T. Kikuchi, Nob. Harada, W. Jiang and A. Tokuchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 717 ページ: 012063-012063

    • DOI

      10.1088/1742-6596/717/1/012063

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation on Achievable Parameter Regime of Warm Dense Matter Generated by Isochoric Heating Discharge using Intense Pulsed Power Generator2016

    • 著者名/発表者名
      Ryota Hayashi, Kenji Kashine, Akira Tokuchi, Fumihiro Tamura, Arata Watabe, Takahiro Kudo, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi, Tsukasa Aso, Nob. Harada and Weihua Jiang
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 688 ページ: 012028-012028

    • DOI

      10.1088/1742-6596/688/1/012028

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical Simulation on Measurement of Optical and Thermal Properties for Warm Dense Matter Generated by Isochoric Heating with Pulsed Power Discharge Device2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi KIKUCHI, Ryota HAYASHI, Takuya TAKAHASHI, Fumihiro TAMURA, Kazumasa TAKAHASHI, Toru SASAKI, Tsukasa ASO and Nob. HARADA
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 688 ページ: 012047-012047

    • DOI

      10.1088/1742-6596/688/1/012047

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Concept for Generation of Warm Dense Matter of Insulator due to Flyer Impact Accelerated by Electron Beam Irradiation using Intense Pulsed Power Generator2016

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro TAMURA, Ryota HAYASHI, Takahiro KUDO, Arata WATABE, Kenji KASHINE, Akira TOKUCHI, Takashi KIKUCHI, Kazumasa TAKAHASHI, Toru SASAKI, Tsukasa ASO, Nob. HARADA and Weihua JIANG
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 688 ページ: 012121-012121

    • DOI

      10.1088/1742-6596/688/1/012121

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 慣性核融合のための大強度パルスパワー発生装置を用いた通電加熱により生成したWarm Dense Matterの電圧・電流計測とその特性2019

    • 著者名/発表者名
      樋口 弘宜,宮本 泰成,石谷 暢規,田村 文裕,高橋 一匡,佐々木 徹,菊池 崇志, 樫根 健史, 徳地 明,江 偉華
    • 学会等名
      平成30年度核融合科学研究所共同研究形式研究会プログラム「新世代パルスパワー技術で拓くプラズマ・ビーム物理と応用の新展開」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大強度パルスパワー発生装置を用いた発泡金属の通電加熱過程の熱伝導解析2018

    • 著者名/発表者名
      本庄 勇介、阪本 優也、樋口 弘宣、中山 優佑、宮本 泰成、 田村 文裕、高橋 一匡、佐々木 徹、菊池 崇志
    • 学会等名
      第35回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高専-長岡技科大連携による放電プラズマ・核融合研究2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 崇志、田村 文裕、齋藤 誠紀、樫根 健史、高橋 一匡、佐々木 徹
    • 学会等名
      第35回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高速点火慣性核融合用材料のWarm Dense Matter物性評価に向けたサーマルガン・プラズマへの投入エネルギー密度と飛翔体速度の関係2018

    • 著者名/発表者名
      中山優佑, 松谷翔生, 田村文裕, 菊池崇志, 佐々木徹, 髙橋一匡, 樫根健史, 江 偉華, 徳地 明,藤岡慎介, 佐野孝好
    • 学会等名
      電気学会 放電/プラズマ・パルスパワー合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リニアロゴスキーコイルの特性へのコイルパラメータの影響2018

    • 著者名/発表者名
      藤原杏子, 菊池崇志, 佐々木徹, 高橋一匡, 田村文裕, 徳地 明
    • 学会等名
      電気学会 放電/プラズマ・パルスパワー合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Measurement System for Thermal and Electrical Conductivities in Warm Dense Matter Toward Physical Properties in Fusion Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kusano, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, and Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      The 7th International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flyer Acceleration by Electro-Thermal Gun Toward Warm Dense Matter Generation for Inertial Confinement Fusion with Fast Ignition2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakayama, Matsuya Syoui, Fumihiro Tamura, Takashi Kikuchi, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Kenji Kashine, Weihua Jiang, and Akira Tokuchi
    • 学会等名
      The 7th International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical modeling and simulation for linear Rogowski coil in lumped and distributed circuits2018

    • 著者名/発表者名
      Kyoko Fujiwara, Takashi Kikuchi, Toru Sasaki, Kazumasa Takahashi, Fumihiro Tamura, Akira Tokuchi
    • 学会等名
      The 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal conductivity measurement for warm dense matter using laser induced fluorescence and isochoric pulsed‐power discharge2018

    • 著者名/発表者名
      SASAKI Toru, KUSANO Shingo, TAKAHASHI Kazumasa, KIKUCHI Takashi
    • 学会等名
      7th Euro-Asian Pulsed Power Conference and 22nd International Conference on High-Power Particle Beams(EAPPC & BEAMS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Flyer Accelerated by Electro-Thermal Gun Toward Warm Dence Matter Generation of Guiding Cone Material for Inertial Confinement Fusion with Fast Ignition2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Nakayama, Matsuya Syoui, Fumihiro Tamura, Takashi Kikuchi, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Kenji Kashina, Weihua Jiang, Akira Tokuchi, Shinsuke Fujioka, Takayoshi Sano
    • 学会等名
      International Symposium on Heavy Ion Fusion and Beam-Driven High Energy Density Science (HIF2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大強度パルスパワー発生装置による通電加熱を用いた爆縮時間スケールでのWarm Dense Matterの生成と導電率計測2018

    • 著者名/発表者名
      樋口弘宜, 宮本泰成, 石谷暢規, 田村文裕, 高橋一匡, 佐々木徹, 菊池崇志, 樫根 健史, 徳地 明, 江 偉華
    • 学会等名
      第12回核融合エネルギー連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] パルスパワーの核融合・高エネルギー密度科学研究のこれまでとこれから2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 崇志
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 慣性核融合燃料標的設計のための爆縮時間スケールでのWarm Dense Matter生成と比熱計測系の構築2017

    • 著者名/発表者名
      林 亮太,伊藤友章,石谷暢規,高橋一匡,佐々木徹,菊池崇志,原田信弘,江 偉華, 樫根健史,徳地 明
    • 学会等名
      平成28年度核融合科学研究所研究会「パルスパワー技術とプラズマ応用研究の最新動向」
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2017-01-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical modeling of electron beam diode as impedance controller for warm dense matter generation using intense pulsed power device2017

    • 著者名/発表者名
      Md. Shahed-Uz-ZAMAN, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      平成29年度核融合科学研究所共同研究形式研究会プログラム「パルスパワーおよび高密度プラズマ生成とその応用」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Temperature Measurement of Thermal Gun Plasma Toward Warm Dense Matter Generation of Guiding Corn Material for Inertial Confinement Fusion with Fast Ignition2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakayama, F. Tamura, T. Kikuchi, K. Takahashi, T. Sasaki, K. Kashine, W. Jiang, A. Tokuchi, S. Fujioka, T. Sano
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-10)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 慣性核融合爆縮のためのWarm Dense Matterの物性評価に向けたパルス通電加熱による金属試料の温度と内部エネルギーの同時計測2017

    • 著者名/発表者名
      石谷 暢規,樋口 弘宜,菊池 崇志,佐々木 徹,高橋 一 匡,樫根 健史,江 偉華,徳地 明
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017 (PLASMA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速点火慣性核融合用ガイディングコーン材料のWarm Dense Matter 生成のためのサーマルガン・プラズマ測定系の構築2017

    • 著者名/発表者名
      中山 優佑,田村 文裕,高橋 一匡,佐々木 徹,菊池 崇志,樫根 健史,江 偉華,徳地 明,藤岡 慎介,佐野 孝好
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017 (PLASMA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Velocity measurement of flyer accelerated using intense pulsed power generator for warm dense matter generation by flyer impact2017

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Tamura, Yusuke Nakayama, Kenji Kashine, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi, Weihua Jiang, Akira Tokuchi, Takayoshi Sano, Shinsuke Fujioka
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 慣性核融合の爆縮時間スケールでの Warm Dense Matter の分光計測による温度評価の検討2016

    • 著者名/発表者名
      林 亮太,伊藤 友章,石谷 暢規,高橋 一匡, 佐々木 徹,菊池 崇志,原田 信弘,樫根 健史, 徳地 明,江 偉華
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 発表場所
      九州工業大学
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of velocity measurement system to generate warm dense matter of insulator by flyer impact2016

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Tamura, Naoto Takakura, Yusuke Nakayama, Kenji Kashine, Akira Tokuchi, Takashi Kikuchi, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Nob. Harada, Weihua Jiang, Shinsuke Fujioka, Takayoshi Sano
    • 学会等名
      21ST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON HEAVY ION INERTIAL FUSION (HIF2016)
    • 発表場所
      NAZARBAYEV UNIVERSITY
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高密度Diamond-Like-Carbon生成のためのパルス大強度電子ビームで加速された飛翔体速度計測系の構築2016

    • 著者名/発表者名
      髙倉 直人, 田村 文裕, 中山 優佑, 末永 祐磨, 樫根 健史, 高橋 一匡, 佐々木 徹, 菊池 崇志, 原田 信弘,江 偉華, 徳地 明, 古賀 麻由子, 佐野 孝好, 藤岡 慎介
    • 学会等名
      第11回 核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大強度パルスパワー発生装置を用いた爆縮時間スケールでの発泡金属試料のWarm Dense Matter生成及び比熱計測系の構築2016

    • 著者名/発表者名
      石谷 暢規, 林 亮太, 伊藤 友章, 末永 祐磨, 樫根 健史, 高橋 一匡, 佐々木 徹, 菊池 崇志, 原田 信弘,江 偉華, 徳地 明
    • 学会等名
      第11回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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