極短パルス核破砕中性子源を目指したレーザー荷電変換による陽子ビーム制御の開発

• 研究課題/領域番号: 18K11928
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分80040:量子ビーム科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 武井 早憲 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (20414609)
• 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: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: パルス核破砕中性子源 / 高出力レーザー / 光周回リング / レーザー荷電変換

研究成果の概要

周回している高出力レーザー光を負水素イオンビームに照射し、周回数に応じた時間構造を持つ陽子ビームを取り出すことを目指し、その第一段階として、高出力レーザー光源と光周回リングを組み合わせたレーザー光学系を開発する。今回、空気中を周回するレーザー光路中にビューポート付真空容器及び集束用凸レンズを置き、レーザー光の位置を精度良く制御しながら、レーザー光の位置などのデータを取得するとともに、ビューポートが高出力レーザー光によって長時間損傷しないことを確認した。この結果、所定の性能を有するレーザー光学系を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高出力レーザー光源と光周回リングを組み合わせたレーザー光学系を開発することにより、中性子を利用するユーザーのニーズに応じて、パルス核破砕中性子源から発生するパルス中性子の条件を変更することが可能となる。これは、ビーム診断に用いられたレーザー荷電変換技術を応用したもので、新たな陽子ビーム制御技術の開発に繋がる。さらに、大強度陽子ビームから様々な陽子ビームを取り出すことも可能となり、陽子ビームの利用を広めるものである。