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運動論に基づく非線形高強度レーザー照射モデルを考慮した輻射流体シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 17K05728
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 プラズマ科学
研究機関大阪大学

研究代表者

長友 英夫  大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (10283813)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード輻射流体シミュレーション / レーザープラズマ相互作用 / 高速電子輸送 / 運動論効果 / 運動論的効果 / 高エネルギー密度科学 / 計算物理 / レーザープラズマ / 輻射流体力学
研究成果の概要

比較的高強度なレーザーを固体に照射した場合の輻射流体シミュレーションの解析精度を改善するため、ミクロな非線形レーザープラズマ相互作用(LPI)による運動論効果のモデル化に取り組んだ。数多くのLPIのシミュレーションを通して密度スケール長が長い場合の誘導ラマン散乱、ブリリアン散乱等のデータベース化を行った。レーザー吸収、高速電子発生等の時間、スケール長依存性を示すとともにモデル化を行った。輻射流体シミュレーションコードに組み込まれていた拡散近似モデルを拡張し、非等方性の強い高速電子輸送を取り扱えるM1モデルの開発も行った。これによって、高エネルギー密度科学の応用研究にも展開可能になった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高エネルギー密度科学は様々な可能性を持っている。しかし、同分野の多くの実験は極限状態でであることから計測が難しく、科学的な解明の妨げになっている。一方、計算シミュレーションは比較的容易に数値実験を行うことができる。今回の成果は、流体シミュレーションに運動論的な効果をモデル化して組み込むことで極限状態のシミュレーションの精度を大きく向上させるものである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 7件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Petapascal Pressure Driven by Fast Isochoric Heating with a Multipicosecond Intense Laser Pulse2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Kazuki、Higashi Naoki、Iwata Natsumi、Sentoku Yasuhiko、Fujioka Shinsuke
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 3 ページ: 035001-035001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.035001

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experiments of forward THz emission from femtosecond laser created plasma with applied transverse electric field2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuda T., Otsuka T.P., Sentoku Y., Nagatomo H., Sakagami H., Kodama R., Yugami N.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: 20902-20902

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of fast ignition target design for ignition and burning experiments2019

    • 著者名/発表者名
      H. Nagatomo, T. Johzaki, T. Asahina, M. Hata, Y. Sentoku, K. Mima, H. Sakagami
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 59 号: 10 ページ: 106055-106055

    • DOI

      10.1088/1741-4326/ab3a5d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electromagnetic field growth triggering super-ponderomotive electron acceleration during multi-picosecond laser-plasma interaction2019

    • 著者名/発表者名
      Kojima Sadaoki、Hata Masayasu、Iwata Natsumi、Sentoku Yasuhiko、Fujioka Shinsuke
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 2 号: 1 ページ: 99-99

    • DOI

      10.1038/s42005-019-0197-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct observation of imploded core heating via fast electrons with super-penetration scheme2019

    • 著者名/発表者名
      Gong T.、Habara H.、Sumioka K.、Yoshimoto M.、Hayashi Y.、Kawazu S.、Otsuki T.、Matsumoto T.、Minami T.、Abe K.、Aizawa K.、Enmei Y.、Fujita Y.、Ikegami A.、Makiyama H.、Okazaki K.、Okida K.、Tsukamoto T.、Arikawa Y.、Fujioka S.、Iwasa Y.、Lee S.、Nagatomo H.、Shiraga H.、Yamanoi K.、Wei M. S.、Tanaka K. A.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 5614-5614

    • DOI

      10.1038/s41467-019-13574-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced heat transport in ablation plasma under transverse magnetic field by upper hybrid resonance heating2019

    • 著者名/発表者名
      Asahina Takashi、Nagatomo Hideo、Sunahara Atsushi、Johzaki Tomoyuki、Hata Masayasu、Mima Kunioki、Sentoku Yasuhiko
    • 雑誌名

      High Energy Density Physics

      巻: 30 ページ: 8-12

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2018.12.003

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient laser acceleration of deuteron ions through optimization of pre-plasma formation for neutron source development2018

    • 著者名/発表者名
      Sunahara Atsushi、Asahina Takashi、Nagatomo Hideo、Hanayama Ryohei、Mima Kunioki、Tanaka Hiroki、Kato Yoshiaki、Nakai Sadao
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 61 号: 2 ページ: 025002-025002

    • DOI

      10.1088/1361-6587/aaeb7b

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of equation of state on laser imprinting by comparing diamond and polystyrene foils2018

    • 著者名/発表者名
      Kato H.、Shigemori K.、Nagatomo H.、Nakai M.、Sakaiya T.、Ueda T.、Terasaki H.、Hironaka Y.、Shimizu K.、Azechi H.
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 25 号: 3 ページ: 032706-032706

    • DOI

      10.1063/1.5018906

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] レーザー駆動中性子源のパルス幅評価2018

    • 著者名/発表者名
      朝比奈 隆志,田中 浩基, 安部 勇輝,森 芳孝,余語 覚文,長友 英夫,花山 良平,早川 岳人
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 46 ページ: 594-598

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] レーザー駆動中性子源の特徴2018

    • 著者名/発表者名
      森 芳孝,安部 勇輝,田中 浩基, 花山 良平,鬼柳 善明,長友 英夫,砂原 淳
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 46 ページ: 564-570

    • NAID

      130007957767

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compression and electron beam heating of solid target under the external magnetic field for fast ignition2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nagatomo, T. Johzaki, T. Asahina, M. Hata, K. Matsuo, S. Lee, A. Sunahara, H. Sakagami, K. Mima, K. Iwano, S. Fujioka, H. Shiraga, and H. Azechi
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 57 号: 8 ページ: 086009-086009

    • DOI

      10.1088/1741-4326/aa74f0

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetohydrodynamics of laser-produced high-energy-density plasma in a strong external magnetic field2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuo, H. Nagatomo, Z. Zhang, P. Nicolai, T. Sano, S. Sakata, S. Kojima, S. Ho Lee, K.F.F. Law, Y. Arikawa, Y. Sakawa, T. Morita, Y. Kuramitsu, S. Fujioka, H. Azechi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 号: 5 ページ: 053204-053204

    • DOI

      10.1103/physreve.95.053204

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Validation of thermal conductivity in magnetized plasmas using particle-in-cell simulations2017

    • 著者名/発表者名
      T. Asahina, H. Nagatomo, A. Sunahara, T. Johzaki, M. Hata, K. Mima, Y. Sentoku
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 4 ページ: 042117-042117

    • DOI

      10.1063/1.4981233

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Integrated simulation of magnetic-field-assist fast ignition laser fusion2017

    • 著者名/発表者名
      T Johzaki, H Nagatomo, A Sunahara, Y Sentoku, H Sakagami, M Hata, T Taguchi, K Mima, Y Kai, D Ajimi, T Isoda, T Endo, A Yogo, Y Arikawa, S Fujioka, H Shiraga, H Azechi
    • 雑誌名

      Plasma Physics and Controlled Fusion

      巻: 59 号: 1 ページ: 014045-014045

    • DOI

      10.1088/0741-3335/59/1/014045

    • URL

      http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0741-3335/59/1/014045/meta

    • 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 / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast ion acceleration in a foil plasma heated by a multi-picosecond high intensity laser2017

    • 著者名/発表者名
      Iwata Natsumi、Mima Kunioki、Sentoku Yasuhiko、Yogo Akifumi、Nagatomo Hideo、Nishimura Hiroaki、Azechi Hiroshi
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 24 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.4990703

    • 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] Boosting laser-ion acceleration with multi-picosecond pulses2017

    • 著者名/発表者名
      A Yogo, K Mima, N Iwata, S Tosaki, A Morace, Y Arikawa, S Fujioka, T Johzaki, Y Sentoku, H Nishimura, A Sagisaka, K Matsuo, N Kamitsukasa, S Kojima, H Nagatomo, M Nakai, H Shiraga, M Murakami, S Tokita, J Kawanaka, N Miyanaga, K Yamanoi, T Norimatsu, H Sakagami, SV Bulanov, K Kondo, H Azechi
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 7 号: 1 ページ: 42451-42451

    • DOI

      10.1038/srep42451

    • 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
  • [学会発表] An optimum design of a cone-inserted target implosion for reactor scale Fast Ignition2019

    • 著者名/発表者名
      Hideo NAGATOMO
    • 学会等名
      3rd Association of Asia-Pacific Physical Societies Division of Plasma Physics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrodynamic simulation with the hot-electron transport model for shock ignition2019

    • 著者名/発表者名
      Hideo Nagatomo, Takeru Hatanaka, Masayasu Hata
    • 学会等名
      61th Annual meeting of the American Physical Society meeting, Division of Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of high intensity Laser Plasma Interaction on hydrodynamic simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Takeru Hatanaka, Masayasu Hata, Hideo Nagatomo
    • 学会等名
      61th Annual meeting of the American Physical Society meeting, Division of Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザープラズマシミュレーションにおける高速電子熱流束の高精度化2019

    • 著者名/発表者名
      長友英夫、畠中健
    • 学会等名
      第33回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 運動論効果を考慮した高強度レーザーアブレーションの流体シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      長友英夫、朝比奈隆志, 畠中健,畑昌育, 千徳靖彦
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Radiation hydrodynamic simulation with nonlocal electron thermal conduction model in external magnetic field2018

    • 著者名/発表者名
      Hideo Nagatomo
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Matter and Radiation at Extremes 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Target design study of fast ignition for ignition and burning experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Hideo Nagatomo et al.
    • 学会等名
      27th Fusion Energy Conference, International Atomic Energy Agency
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling of LPI and non-local electron transport for radiation hydrodynamic simulation2018

    • 著者名/発表者名
      H. Nagatomo, T. Asahina, T. Hatanaka, Y. Sentoku, T. Johzaki
    • 学会等名
      60th Annual meeting of the APS/DPP, November 8 2018, Oregon Convention Center, Portland, Oregon, USA
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation study of magneticfield effect on nonlocal heat transport in laser ablation plasma2018

    • 著者名/発表者名
      T. Asahina, H. Nagatomo, A. Sunahara, T. Johzaki, M. Hata, K. Mima, and Y. Sentoku
    • 学会等名
      12th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics (May 2018), P.01., Kurashiki, Japan.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザープラズマ流体解析における 非局所電子熱伝導モデルの高精度化2018

    • 著者名/発表者名
      長友英夫, 畠中健, 朝比奈隆志
    • 学会等名
      第32回 数値流体力学シンポジウム 2018年12月11日 機械振興会館
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] レーザープラズマの流体シミュレーションへの運動論効果モデルの導入2018

    • 著者名/発表者名
      長友英夫, 畠中健, 朝比奈隆志, 畑昌育, 城崎知至, 千徳靖彦
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] レーザー爆縮における非局所電子熱伝導の影響2018

    • 著者名/発表者名
      長友英夫, 朝比奈隆志 城崎知至
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] High-rhoR target design relevant to Fast Ignition2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nagatomo, T. Johzaki, T. Asahina, M. Hata, H. Sakagami, K. Mima
    • 学会等名
      International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Validation of non-local electron heat conduction model for radiation MHD simulation in magnetized laser plasma2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nagatomo, T. Asahina, K. Matsuo, S. Fujioka, Ph. Nicolai, T. Johzaki
    • 学会等名
      59th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of external and self-generated magnetic field in formation of pre-plasma due to the pre-pulse of ultra-intense laser2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nagatomo, T. Asahina, A. Sunahara, K. Mima, R. Hanayama
    • 学会等名
      OPIC/LANSA’17
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザー核融合の爆縮シミュレーションにおける非局所電子熱伝導モデルの影響2017

    • 著者名/発表者名
      長友英夫,朝比奈隆志,砂原淳, 城崎知至
    • 学会等名
      72回日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速電子を考慮した電子熱伝導モデルの輻射流体シミュレーションへの導入2017

    • 著者名/発表者名
      長友英夫、朝比奈隆志、松尾一輝、藤岡慎介, 城﨑知至
    • 学会等名
      PLASMA CONFERENCE 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁場中の非局所電子熱伝導モデルを導入した輻射流体シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      長友英夫,朝比奈隆志,城崎知至
    • 学会等名
      第31数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] プラズマシミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      プラズマ・核融合学会
    • 総ページ数
      404
    • 出版者
      京都大学学術出版会
    • ISBN
      9784814001835
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ile.osaka-u.ac.jp/ja/groups/research04/pif/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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