超高強度レーザープロトンによる高密度プラズマアクティブ診断法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 20026006
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 兒玉 了祐 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80211902)
• 研究分担者: 尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 助教 (70432515)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 18,800千円 (直接経費: 18,800千円); 2009年度: 9,200千円 (直接経費: 9,200千円); 2008年度: 9,600千円 (直接経費: 9,600千円)
• キーワード: 超高強度レーザー / プロトンビーム / アクティブ診断 / 高密度プラズマ / レーザー核融合 / プラズマミラー

研究概要

本研究の目的は、超高強度短パルスレーザーと物質との相互作用で生成する高密度かつ短パルスのMeVプロトンビームを使用して、レーザー核融合爆縮プラズマをアクティブに診断するシステムを開発することである。ここで言うプロトンアクティブプローブとはプロトンーリチウム核反応、プロトンバックライトの診断を同時に可能とする診断法である。これによりレーザー核融合燃焼プラズマ研究に必要不可欠である高密度爆縮プラズマの形状、密度、電磁界の空間分布を調べることが可能となる。
このために、本年度、以下の項目を具体的に実施した。
・効率的なプロトンビーム生成ターゲット開発
効率的な高エネルギー密度プロトンビームを発生させるため、クラスターターゲットやエアロジェルターゲットによるプロトン生成実験を行った。またエアロジェルターゲットに関しては、4mg/ccを下回る臨界プラズマ密度以下を可能とする超低密度固体ターゲットを独自に開発した。(日本記録)
・プラズマミラーを用いたプロトンバックライト法の試験
プラズマ集光ミラーによりプロトンビームエネルギーを3-5倍以上増加させることができた昨年の成果をもとに、大阪大学FIREX計画用レーザーシステムに適したプロトンバックライトシステム確立に向けた予備テストを目的に大型PWレーザーで試験を行った。
・プロトンバックライトシステムの構築
これまでの成果をもとに、FIREX計画用レーザーシステムに適したプロトンバックライトシステムを整備した。
これによりプロトンーリチウム核反応、プロトンバックライトの同時診断が可能となりレーザー核融合燃焼プラズマ研究に必要不可欠である高密度爆縮プラズマの形状、密度、電磁界の空間分布を調べることが可能となる。

研究成果

• [雑誌論文] Plasma physics and laser development for the Fast-Ignition Realization Experiment (FIREX) Project (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Azechi, K.Mima, Y.Fujimoto, S.Fujioka, H.Homma, M.Isobe, A.Iwamoto, T.Jitsuno, T.Johzaki, R.Kodama, M.Koga, K.Kondo, J.Kawanaka, T.Mito N.Miyanaga, O.Motojima, M.Murakami, H.Nagatomo, K.Nagai, M.Nakai, H.Nakamura, T.Nakamura, T.Nakazato, Y.Nakao, K.Nishihara, H.Nishimura, T.Norimatsu, T.Ozaki, H.Sakagami, Y.Sakawa, N.Sarukura, K.Shigemori, T.Shimizu, H.Shiraga, A.Sunahara, T.Taguchi, K.A.Tanaka, K.Tsubakimoto
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 49 ページ: 104024-104024
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray source studies for radiography of dense matter (2009)
  • 著者名/発表者名: E.Brambrink, H.G.Wei, B.Barbrel, P.Audebert, A.Benuzzi-Mounaix, T.Boehly, T.Endo, C.Gregory, T.Kimura, R.Kodama, N.Ozaki, H.-S.Park, M.Rabecle Gloahec, M.Koenig
  • 雑誌名: Phys.Plasmas 16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relativistic plasma shutter for ultraintense laser pulses (2009)
  • 著者名/発表者名: Stephen A.Reed, Takeshi Matsuoka, Stepan Bulanov, Motonobu Tampo, Vladimir Chvykov, 1 Galina Kalintchenko, Pascal Rousseau, Victor Yanovsky, Ryousuke Kodama, Dale W.Litzenberg, Karl Krushelnick, Anatoly Maksimchuk
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of anomalous resistivity for hot electron propagation througha dense fusion core in fast ignition experiments (2009)
  • 著者名/発表者名: T Yabuuchi, A Das, G R Kumar, H Habara, P K Kaw, R Kodama K Mima, P A Norreys, S Sengupta, K A Tanaka
  • 雑誌名: New Journal of Physics 11 ページ: 93031-93031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced hot-electron localization and heating in high-contrast ultraintense laser irradiation of microcone targets (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Rassuchine, E.d'Humieres, S.D.Baton, P.Guillou, M.Koenig, M.Chahid, F.Perez, J.Fuchs, P.Audebert, R.Kodama, M.Nakatsutsumi, N.Ozaki, D.Batani, A.Morace, R.Redaelli, L.Gremillet, C.Rousseaux, F.Dorchies, C.Fourment, J.J.Santos, J.Adams, G.Korgan, S.Malekos, S.B.Hansen, R.Shepherd, K.Flippo, S.Gaillard, Y.Sentoku, T.E.Cowan
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superthermal and efficient-heating modes in the interaction of a cone target with ultraintense laser light (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nakamura, B.Chrisman, T.Tanimoto, M.Borghesi, Y.Sentoku, T.Matsuoka, M.Nakatsutsumi, T.Norimatsu, K.A.Tanaka, T.Yabuuchi, R.Kodama
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102 ページ: 450091-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of fast electron energy deposition due to preplasma filling of cone-attached targets (2008)
  • 著者名/発表者名: S. D. Baton, M. Koenig, J. Fuchs, A. Benuzzi-Mounaix, P. Guillou, R Loupias, T. Vinci, L. Gremillet, C. Rousseaux, M. Drouin, E. Lefebvre, F. Dorchies, C. Fourment, J.J. Santos, D. Batani, A. Morace, R. Redaelli, M. Nakatsutsumi, R. Kodama, A. Nishida, N. Ozaki, T. Norimatsu, Y. Aglitskiy, S. Atzeni, and A. Schiavi
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 15 ページ: 42706-42706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast Heating of Cylindrically Imploded Plasmas by Petawatt Laser Light (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, Y. Sentoku, T. Matsuoka, K. Kondo, M. Nakatsutsumi, T. Norimatsu, H. Shiraga, K. A. Tanaka, T. Yabuuchi, and R. Kodama
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 165001-165001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent experiment on fast electron transport, in ultra-high intensity laser interaction (2008)
  • 著者名/発表者名: D Batani, S Baton, M Koenig, P Guillou, B Loupias, T Vinci, C Rousseaux, L Greinillet, A Morace, R Redaelli, M Nakatsutsumi, R Kodama, N Ozaki, T Norimatsu, J Rassuchine, T Cowan, F Dorchies, C Fourment and J J Santos
  • 雑誌名: Journal of. Physics : Conference Series 112 ページ: 22050-22050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced energy localization and heating in high contrast ultra-intense laser produced plasmas via novel conical micro-target design (2008)
  • 著者名/発表者名: J Rassuchine, E d'Humieres, S Baton, J Fuchs, P Guillou, M Koenig, R Kodama, M Nakatutsumi, T Norimatsu, D Batani, A Morace, R Redaelli, L Gremillet, C Rousseaux, F Dorchies, C Fourment, J J Santos, J Adams, G Korgan, S Malekos, Y Sentoku and T E Cowan
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 112 ページ: 22050-22050
  • 査読あり
• [学会発表] 高強度レーザーと高エネルギー密度科学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 兒玉了祐
  • 学会等名: レーザー誕生50周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター大阪府
  • 年月日: 2010-02-02
• [学会発表] レーザーによる高エネルギー密度科学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 兒玉了祐
  • 学会等名: 日本学術会議シンポジウム「物性物理学・一般物理分野の大型施設の現状と将来」
  • 発表場所: 日本学術会議堂東京都
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] Focusing Ultraintense Laser by an Aspheric Plasma Mirror with Super Small F-Number (2009)
  • 著者名/発表者名: Kon Akira
  • 学会等名: The Sixth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications(IFSA2009)
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Electric and magnetic field to guide and collimate energetic electrons along fibre target (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nakamura
  • 学会等名: The Sixth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications(IFSA2009)
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] High Energy Density Sate, Material and Device with High Power Lasers (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Kodama
  • 学会等名: CLEO/Pacific Rim 2009
  • 発表場所: Shanghais, China
  • 年月日: 2009-08-31
• [学会発表] Developments of nuclear diagnostics for fast ignition experiments in laser fusion (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nakamura
  • 学会等名: the 238th ACS National Meeting & Exposition Fall 2009
  • 発表場所: Washington, DC, USA
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] Development of hard x-ray radiograph for simultaneous shock diagnostics with VISAR and SOP (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Endo
  • 学会等名: 22nd AIRAPT ; Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50 ; International Conference on High Pressure Science and Technology
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Study of High Energy Density Electrons with Ultra Intense Laser Light in Micro Pulse Power Discharged Fiber (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Nishida
  • 学会等名: 17th International Pulsed Power Conference
  • 発表場所: Washington, DC, USA
  • 年月日: 2009-07-01
• [学会発表] Hard x-rays as a diagnostic tool for warm dense matter (2009)
  • 著者名/発表者名: Erik Brambrink
  • 学会等名: 16th APS Topical Conference on Shock Compressi on of Condensed Matter
  • 発表場所: Nashville, Tennessee, USA
  • 年月日: 2009-06-30
• [学会発表] 極小F値集光プラズマミラーを用いた高エネルギープロトンの生成に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: 日本物理学会2009年春季大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] レーザーによる高エネルギー密度新物質材料・新デバイス創生の可能性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 兒玉了祐
  • 学会等名: プラズマ科学シンポジウム2009
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-02-02
• [学会発表] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2009-01-11
• [学会発表] Proton Radiography of Field Distributions in Ultra-Intense-Laser Plasma Interactions with Pulse of MeV Proton Beams (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村浩隆
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, American PhySical Society
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 2008-11-18
• [学会発表] Novel Matter and Devices in High Energy Density Science with High Power Lasers (2008)
  • 著者名/発表者名: 兒玉了祐
  • 学会等名: 米国光学会(OSA)第92回年会「Frontiers in Optics 2008」
  • 発表場所: Rrochester USA
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] 超高強度レーザー生成陽子ビームによるレーザープラズマ周辺電磁場分布時間発展計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村浩隆
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] 超高強度場のための極小F値集光プラズマミラーに関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] Elliptical plasma mirror for focusing laser light (2008)
  • 著者名/発表者名: 今亮
  • 学会等名: GCOE第1回学生主催国際会議SCIENT2008
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2008-07-31