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低温・高密度プラズマの規格化パラメータを用いた緩和時間モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H01193
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分14010:プラズマ科学関連
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

佐々木 徹  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90514018)

研究分担者 高橋 一匡  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (10707475)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
キーワード定積パルスパワー放電 / 低温・高密度プラズマ / 電気伝導率 / 熱伝導率 / 液体金属流 / 高速度撮像 / ローレンツ数 / 定積加熱放電法 / Warm Dense Matter / パルスパワー放電 / 状態方程式 / レーザー誘起蛍光
研究成果の概要

低温・高密度プラズマの電気伝導や熱伝導特性は固体やプラズマの理論モデルでは理論的に表すことができておらず,その特性の取得とともに電気伝導や熱伝導特性の関係を統一的に明らかにすることが必要である.本研究結果より,規格化パラメータを用いて表した結果,縮退度が1程度の領域で熱伝導率と電気伝導率の比が大幅に異なることを示した.さらに,低温・高密度プラズマに関連したパルスパワー放電によるプラズマの生成方法,観測方法を開発し,従来観測することが困難であった材料などに対する低温・高密度プラズマの特性取得をできるようにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は,低温・高密度プラズマの輸送特性を規格化パラメータによって記述したことで,高エネルギー密度プラズマに関わる学理に新たな知見を与えた.これにより,極端環境下でのプラズマの特性を知ることで,材料のアブレーション時の熱輸送等を知ることができる.これにより,核融合に関わる炉壁の損耗や慣性核融合における爆縮過程の理解,天体プラズマのダイナミクスへの適用が考えられる.また,本研究を通じて新たに開発した高速度撮像方法や液体金属負荷,皮膜負荷などは,多方向同時観測,高エネルギー密度プラズマの高繰り返し応用,遮断現象の制御などに利用することができるため,更なる開発を進める.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] Dependence of diameter on flow velocity of liquid metal jet for repeatable pulse powered plasma sources2020

    • 著者名/発表者名
      Mabe Ryota、Ishikawa Hiroki、Takahashi Kazumasa、Sasaki Toru、Kikuchi Takashi
    • 雑誌名

      High Energy Density Physics

      巻: 36 ページ: 100830-100830

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2020.100830

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Contour-adaptive image restoration based on compressed sensing for ultrafast phenomena2020

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Tsumori, Shinichiro Nagai, Ryosuke Harakawa, Toru Sasaki, and Masahiro Iwahashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 117 号: 4 ページ: 044102-044102

    • DOI

      10.1063/5.0010440

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of multi-directional high-speed imaging system using a streak camera and image compression method2020

    • 著者名/発表者名
      NAGAI Shinichiro、YAMAZAKI Kensho、TSUMORI Masahiro、TAKAHASHI Yusuke、HARAKAWA Ryosuke、TAKAHASHI Kazumasa、SASAKI Toru、KIKUCHI Takashi、IWAHASHI Masahiro
    • 雑誌名

      High Energy Density Physics

      巻: 37 ページ: 100902-100902

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2020.100902

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A numerical study on the pulse duration dependence of a magnetic field generated using a laser-driven capacitor-coil target2020

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Toru、Takahashi Kazumasa、Kikuchi Takashi、Sunahara Atsushi、Nagatomo Hideo、Fujioka Shinsuke
    • 雑誌名

      High Energy Density Physics

      巻: 36 ページ: 100818-100818

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2020.100818

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
  • [学会発表] 液体金属流制御が拓くパルスパワー放電・実験室宇宙物理応用2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木徹, 石川大貴, 五十嵐一輝, 高橋一匡, 菊池崇志
    • 学会等名
      令和2年度核融合科学研究所共同研究型研究会「最先端パルスパワー技術とプラズマ・粒子ビームへの応用の最前線」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高繰り返しプラズマ生成のための液体金属流の電磁流体的応答2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木徹, 石川大貴, 成田祐貴, 五十嵐一輝, 高橋一匡, 菊池崇志
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ストリークカメラと圧縮センシングを用いた単純なプラズマ挙動の多方向計測法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木徹, 山崎健将, 津守将弘, 原川良介, 高橋一匡, 菊池崇志, 岩橋政宏
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] パルスパワー放電定積加熱によるニッケル warm dense matter の導電率計測2020

    • 著者名/発表者名
      廣瀬岳志, 草野慎吾, 高橋一匡, 佐々木徹, 菊池崇志
    • 学会等名
      第30回電気学会東京支部新潟支所研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] パルス通電加熱によって生成したWarm Dense Matterの数値解析を用いた到達温度の推定2020

    • 著者名/発表者名
      宮本泰成, 鵜山博也, 田村文裕, 菊池崇志, 佐々木徹, 高橋 一匡, 樫根健史
    • 学会等名
      第30回電気学会東京支部新潟支所研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 定積パルスパワー放電を用いた種々のWarm Dense Matter状態の輸送特性計測とその依存性2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木徹, 草野慎吾, 廣瀬岳志, 高橋一匡, 菊池崇志
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 磁場印加時の液体金属の応答と電磁流体力学的無次元数との関係2020

    • 著者名/発表者名
      石川大貴, 成田祐貴, 高橋一匡, 佐々木徹, 菊池崇志
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 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通電加熱型Warm Dense Matter生成実験のための放射・熱伝導数値解析による放射スペクトルの検討2020

    • 著者名/発表者名
      鵜山博也, 宮本泰成, 菊池崇志, 佐々木徹, 高橋一匡, 田村文裕, 樫根健史
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 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物性評価のためのサーマルガンへの投入エネルギー密度取得に向けた容量分圧型電圧測定器の検討2020

    • 著者名/発表者名
      服部司真, 田村文祐, 樫根健史, 高橋一匡, 佐々木徹, 菊池崇志, 徳地明, 江偉華, 藤岡慎介, 佐野孝好
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Fine Liquid-Metal Load for Repeatable Applications of Pulsed-power Discharge2019

    • 著者名/発表者名
      Toru Sasaki, Ryota Mabe, Kazumasa TAKAHASHI, Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      2019 IEEE Pulsed Power & Plasma Science (PPPS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental measurement of thermal and electrical conductivities in warm dense state generated by pulsed-power discharge for efficient energy conversion of fast ignition2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kusano, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      2019 IEEE Pulsed Power & Plasma Science (PPPS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パルスパワー放電定積加熱により生成した金のWarm Dense Matterの導電率の温度・密度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      草野慎吾,西沢悠哉,高橋一匡,佐々木徹,菊池崇志
    • 学会等名
      電気学会 放電・プラズマ・パルスパワー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Numerical Study on the Pulse Duration Dependence of a Magnetic Field Generated Using a Laser-Driven Capacitor-Coil Target2019

    • 著者名/発表者名
      Toru Sasaki, Takao Yamamoto, Kazumasa Takahashi, Takashi Kikuchi, Atsushi Sunahara, Hideo Nagatomo, Shinsuke Fujioka
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Inetrial Fusion Sciences and Applications (IFSA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ruby Probe Measurement for Equation of State and Transport Property of Warm Dense Matter Generated by Isochoric Pulsed-Power Discharge2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kusano, Yuya Nishizawa, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Inetrial Fusion Sciences and Applications (IFSA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of Multi-Dimensional High-Speed Imaging System Using Streak Camera and Image Compression Method2019

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nagai, Yusuke Takahashi, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi, Masahiro Iwahashi
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Inetrial Fusion Sciences and Applications (IFSA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dependence of Radius on Liquid-Metal as a Load for Repeatable Applications of Pulsed-power Discharge2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Mabe, Hiroki Ishikawa, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Inetrial Fusion Sciences and Applications (IFSA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of multi-dimensional high-speed imaging system using streak camera with image sparse representation method2019

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro NAGAI,Kensho YAMAZAKI,Masahiro TSUMORI,Ryosuke HARAKAWA,Kazumasa TAKAHASHI,Toru SASAKI,Takashi KIKUCHI,Masahiro IWAHASHI
    • 学会等名
      11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高密度プラズマ源の実現に向けた微細液体金属流の制御と発光特性2019

    • 著者名/発表者名
      石川大貴,間部僚太,高橋一匡,佐々木 徹,菊池崇志
    • 学会等名
      第36回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity measurement of warm dense matter using laser-induced rigid-capillary fluorescence2018

    • 著者名/発表者名
      Toru Sasaki, Shingo Kusano, Kazumasa Takahashi, and Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Heavy Ion Fusion and Beam-Driven High Energy Density Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on fuel pellet design for giant cluster-ion-beam inertial-confinement-fusion2018

    • 著者名/発表者名
      Toru Sasaki1, Kazumasa Takahashi, Takashi Kikuchi, Shigeo Kawata, Kazuhiko Horioka, and Ken Takayama
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Heavy Ion Fusion and Beam-Driven High Energy Density Science
    • 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
      Toru Sasaki, Shingo Kusano, Kazumasa Takahashi, and Takashi Kikuchi
    • 学会等名
      The 7th Euro-Asian Pulsed Power Conference (EAPPC) and 22nd International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [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
    • 学会等名
      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] 剛体キャピラリーの誘起蛍光を利用した 高密度プラズマの熱伝導率計測2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木徹,草野慎吾,高橋一匡,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] 巨大クラスターイオンビームを用いた慣性核融合の非線形ビーム阻止能と爆縮への影響2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木徹,高橋一匡,菊池崇志,川田重夫,堀岡一彦,高山健
    • 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] レーザー誘起蛍光法を利用したWarm Dense Matter のローレンツ数計測2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木徹, 草野慎吾, 高橋一匡, 菊池崇志
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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