| 研究課題/領域番号 |
21H01064
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14020:核融合学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
白神 宏之 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (90183839)
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| 研究分担者 |
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
中井 光男 大阪大学, レーザー科学研究所, 名誉教授 (70201663)
Morace Alessio 大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (70724326)
有川 安信 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (90624255)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 超高速計測 / EOサンプリング / ファイバーイメージング / 高速点火レーザー核融合 / 電気光学反応 / 超高速画像診断 / ファイバーオプトロにクス / 超高速撮影 / 超短パルスレーザー / レーザー核融合 / 燃焼プラズマ診断 / 加熱伝搬ダイナミクス / 超高速2次元Ｘ線画像計測 / 超高速画像計測 / EOポリマー / 核融合燃焼波 / 超高速2次元X線画像計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年レーザー核融合研究は大きく進展し、我が国では大阪大学レーザー科学研究所を中心に高速点火方式核融合の研究を進めている。高速点火では高密度燃料プラズマにパルス幅10～30ピコ秒の高強度レーザーを照射し燃料を加熱する。加熱の物理機構は3種の過程が理論的に予測されているが、そのような短い時間内の現象の計測は時間分解能と感度の限界のため実現していない。新たに1ピコ秒の時間分解能を有するEOポリマー検出器と画像サンプリング技術を応用し、これまで不可能であったピコ秒の分解能を持つ高感度X線画像計測装置を開発し、加熱ダイナミクスの超高速計測により加熱機構を解析し高速点火核融合の加熱の設計を高度化する。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、高速点火レーザー核融合で最も重要である、超高強度レーザーによる核融合燃料プラズマの加熱プロセスを、超高速度かつ超高空間分解能プラズマ計測器を用いて計測し、その物理メカニズムの同定を行うものである。電気光学（EO）特性を持つポリマー(EOポリマ)とチャープパルスレーザー光を用いた、光ファイバーによる伝送方式により、中性子、X線、電子、イオンに感度を有する計測装置を開発し、核融合実験において時間分解能に関して半値全幅5ピコ秒以下を達成し、空間分解能は2.5ミクロンを達成した。最も困難であった計測器の開発が完了したため、今年度から高速点火核融合加熱プロセスの研究を行う。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発したプラズマ計測器は、最適化された条件では時間分解能が1ピコ秒、空間分解能が1ミクロンを得ることができる。これは従来の当該分野の最高分解能を、時間分解能で10倍、空間分解能で10倍上回り、総合性能として100倍の性能向上を達成するものである。これまでレーザー核融合研究は、核融合燃焼中のプラズマのダイナミックス（時間変化するプラズマ中の温度空間分布や密度空間分布）を見ることはできなかったものが、この計測装置を用いれば時間が止まったかのように見えるようになった。この計測手法はレーザー核融合のみならず、広い超高速現象を対象とする研究分野で適応できるため、幅広い分野に貢献する成果である。
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