| 研究課題/領域番号 |
20J10496
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分14010:プラズマ科学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
森田 大樹 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | イオン加速 / 強磁場 / レーザープラズマ / 高ネルギー密度科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高エネルギーイオンビーム源は様々な応用面で期待されている。しかし、実用性のある高品質な高エネルギーイオンビーム源は現在も発展途上である。そこで本研究では、従来のイオン加速メカニズムに強磁場を組み合わせることでイオンビームの高品質化を目指す。印加された強磁場は、イオンの最大エネルギーの増加や発生量の増加、ビーム広がりの低減などのビーム高品質化の役割を果たす。例えば、イオン発生量の増加は、核融合燃料の加熱効率向上や、p-n反応中性子の増加に繋がる。こうした理由から、強磁場中でのイオン加速は、レーザー核融合や中性子ラジオグラフなどの工学応用を助力すると考えられる。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、当該分野で広く用いられるレーザー駆動コイルという磁場発生手法を用いて、従来のイオン加速メカニズムを増強し、イオンの最大加速エネルギーを引き上げることを目的としている。以下に採用期間中における研究実績の概要を記載する。
採用までの準備期間(2019年度)では、レーザー駆動コイルにレーザー照射する際に生成されるプラズマと、コイル自身が高温化することで放射されるX線が、イオン源である薄膜表面をプラズマ化し、イオンの最大加速エネルギーを低下させるという問題点を示した。本成果は採用1年目中に国際学術誌High Energy Density Physicsにて発表された。
採用1年目(2020年度)では、本研究の基盤となる、室温から数10万度という広い温度領域における導電率の温度依存性と、加熱に伴う物性変化を考慮したレーザー駆動コイルのモデル構築という2点についての研究に従事した。採用1年目では、上記2点の課題に取り組み、広い温度領域における導電率の温度依存性の評価と、その結果を用いた導体中でのJoule加熱に伴う導電率変化を自己無撞着に含んだレーザー駆動コイルのモデル化を達成した。また、本成果は2020年度に国際学術誌Physical Review Eに掲載された。
採用2年目(2021年年度)では、1年目で達成した研究成果を基に、レーザー駆動コイルで生成される強磁場が誘導加熱を伴い金属中にどのように浸透するかを数値的に示した。本成果は2021年度に国際学術誌Matter and Radiation at Extremesに掲載され、Editor’s Pickにも選出された。また、国際学会Asia-Pacific Conference on Plasma PhysicsでもTopical Plenaryとして発表を行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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