高速点火レーザー核融合における高速電子の発生と輸送の物理的制御

• 研究課題/領域番号: 24540545
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 公益財団法人レーザー技術総合研究所
• 研究代表者: 砂原 淳 公益財団法人レーザー技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (00370213)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 高速点火レーザー核融合 / 高速電子 / コーンターゲット / 数値シミュレーション / 放射流体シミュレーション / エネルギー輸送 / レーザープラズマ相互作用 / 高速イオン / レーザー核融合 / 高速点火 / 高強度磁場 / 研究者個人による物理研究

研究成果の概要

高速点火における加熱率向上の鍵を握るプレプラズマ抑制を探求するため、気•液混合領域を考慮した高密度プラズマの状態方程式を計算し、放射流体シミュレーションに組み込み、気液混合領域の音速の低下を利用したプレプラズマの時間発展を従来の状態方程式と比較しながら示した。これにより、気・液混合領域を考慮することがプレプラズマの時間発展に重要であることを示した。この結果は高速点火のみならず、レーザー加速など薄い金属ターゲットを用いる場合にも大きな影響を与え得ることが解った。開発したコードを核融合実験に適用し、プリプラズマのスケール長を見積り、高速電子の低温化の指針を与えた。

研究成果

• [雑誌論文] Control of Electron Beam Using Strong Magnetic Field for Efficient Core Heating in Fast ignition (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Johzaki, T. Taguchi, T. Sentoku, A. Sunahara, H. Nagatomo, H. Sakagami, K. Mima, S. Fujioka, H. Shiraga
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 号: 5 ページ: 053022-053022
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/5/053022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density and x-ray emission profile relationships in highly ionized high-Z laser-produced plasmas (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, S. Fujioka, T. Higashiguchi, T. Ugomori, N. Tanaka, M. Kawasaki, Y Suzuki, C. Suzuki, K. Tomita, R. Hirose, T. Ejima, H. Ohashi, M. Nishikino, A. Sunahara, B. Li, P. Dunne, G. O’sullivan, T. Yanagida, H. Azechi, and H. Nishimura
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 106 号: 12 ページ: 121109-121109
  • DOI: 10.1063/1.4916395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic observation of ablation plasma generated with a laser-driven extreme light source (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Masuda, N. Tanaka, K. Hane, A. Sunahara, S. Fujioka, and H, Nishimura
  • 雑誌名: Applied Physics B: Lasers and Optics 巻: 119 号: 3 ページ: 421-425
  • DOI: 10.1007/s00340-015-6041-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of the Ablation by Charged Particles for Laser Fusion Reactor Wall (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Takaki, K. Kageyama, A. Sunahara, T. Yabuuchi, and K. A. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of nuclear materials 巻: 459 ページ: 77-80
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2015.01.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress in indirect and direct-drive planar experiments on hydrodynamic instability (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Casner, L. Masse, B. Delorme, D. Martinez, G. Huser, D. Galmiche, S. Liberatore, I. Igumenshchev, M. Olazabal-Loumé, Ph. Nicolaï, J. Breil, D. T. Michel, D. Froula, W. Seka, G. Riazuelo, S. Fujioka, A. Sunahara, et al.
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 21 号: 12 ページ: 122702-122702
  • DOI: 10.1063/1.4903331
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial Process of Laser-Plasma Interaction in the Extreme Ultra-Violet Light Source and the Inertial Confinement Fusion Plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sunahara
  • 雑誌名: J. Plasma Fusion Res. 巻: 89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulations of laser imprint reduction using underdense foams and its consequence on the hydrodynamic instability growth (2013)
  • 著者名/発表者名: • M. Olazabal-Loumé, Ph. Nicolaï, G. Riazuelo, M. Grech, J. Breil, S. Fujioka, A. Sunahara, N. Borisenko and V. T. Tikhonchuk
  • 雑誌名: New J. Phys. 巻: 15 号: 8 ページ: 85033-85033
  • DOI: 10.1088/1367-2630/15/8/085033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of Pre-plasma and Its reduction for Fast Ignition (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Sunahara, T. Johzaki, H. Nagatomo and K. Mima
  • 雑誌名: Laser Part. Beams 巻: 30 号: 1 ページ: 103-109
  • DOI: 10.1017/s0263034611000723
  • 査読あり
• [学会発表] 燃料球内面照射型高速点火核融合の理論と点火デザイン (2015)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳、城崎知至，柳川琢省，坂上仁志，安部勇輝，長井隆浩， 李昇浩，Zhang Zhe，池之内孝仁，小島完興，坂田匠平，有川安信，藤岡慎介，中井光男，白神宏之，乗松孝好， 疇地宏，FIREXプロジェクトチーム
  • 学会等名: 物理学会第７０回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] レーザー照射されたスズドロップレットの輻射流体シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳
  • 学会等名: 第28回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-11
• [学会発表] Implosion simulation with tailored pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳、北川米喜、森芳孝、西村靖彦、日置 辰視, 東 博純, 米田 修, 花山 良平, 石井 勝弘, 関根 尊史, 近藤 拓也, 藤根 学, 元廣 友美, 梶野 勉, 西 哲平, 菅 博文, 三浦 永祐, 千徳 靖彦
  • 学会等名: PLASMA2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] レーザープラズマ中の原子過程と輻射輸送 (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳
  • 学会等名: PLASMA2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] 直接照射型高速点火 (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳、城崎知至、長友英夫、 坂上仁志、 三間圀興、 有川安信、藤岡慎介、白神宏之、疇地宏
  • 学会等名: 第10回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2014-06-19 – 2014-06-20
• [学会発表] レーザー駆動高カレントによる高強度磁場生成時のコイルの輻射流体力学的特性と磁場強度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳、城崎知至、坂上仁志、長友英夫、三間圀興、Zhang Zhe, 石原和大、有川安信、藤岡慎介、白神宏之、疇地宏、FIREX project
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] 高速点火における直接加熱 (2013)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳、城崎知至、坂上仁志、長友英夫、有川安信、藤岡慎介、白神宏之、疇地宏、森芳孝、北川米喜
  • 学会等名: プラズマ•核融合学会第30回年会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [学会発表] Direct heating of imploded plasma in the fast ignition (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sunahara、T.Johzaki, H.Nagatomo, K.Mima, H.Shiraga, H.Azechi, Y.Mori, and Y.Kitagawa
  • 学会等名: 8th International conference on Inertial Fusion Science and Applications
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
• [学会発表] Direct heating of imploded plasma by ultra-intense laser in the fast ignition scheme (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sunahara、T. Johzaki, H. Sakagami, H. Nagatomo, K. Mima, Y. Arikawa, S. Fujioka, H. Shiraga, H. Azechi, FIREX project
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of the APS DPP Meeting
  • 発表場所: Denver, CO, USA
• [学会発表] 高速点火レーザー核融合におけるイオン加熱 (2013)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳,城崎知至,坂上仁志,長友英夫,藤岡慎介,有川安信、坂和洋一, 白神宏之,三間圀興,疇地宏, 森芳孝,北川米喜,FIREX プロジェクト
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 高速点火レーザー核融合における直接加熱 (2013)
  • 著者名/発表者名: 砂原 淳，城崎知至，長友英夫，白神宏之，畦地 宏，FIREXプロジェクト
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第33回年次大会
  • 発表場所: 姫路商工会議所
• [学会発表] 超高強度レーザーによる爆縮プラズマの直接加熱 (2012)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳,森芳孝,米田修,石井勝弘,花山良平,沖原伸一朗,藤田和久,北川米喜,関根尊史,栗田隆史,佐藤仲弘,川嶋利幸,菅博文,中村直樹,近藤拓也,藤根学4,掛布光孝,東博純,日置辰視,元廣友美,西村靖彦,他
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第29回年会
  • 発表場所: クローバープラザ（福岡県春日市）
• [学会発表] 高速点火コーンターゲット先端部の流体力学的特性II” (2012)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳,城崎知至,長友英夫,藤岡慎介,重森啓介,弘中陽一郎, 三間圀興,白神宏之,疇地宏, FIREX プロジェクト
  • 学会等名: 日本物理学会2012秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常磐キャンパス
• [学会発表] 高速点火レーザー核融合におけるコーンターゲット の流体力学的特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 砂原淳,城崎知至,長友英夫,藤岡慎介,重森啓介,弘中陽一郎, 三間圀興,白神宏之,疇地宏, FIREX プロジェクト
  • 学会等名: 日本原子力学会、プラズマ・核融合学会共催第９回核融合エネルギー連合講演会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
• [学会発表] 高Z物質添加による高密度爆縮
  • 著者名/発表者名: 砂原淳、藤岡慎介、P. Nicolai, M. Olazabal, 城崎知至、長友英夫、藤本靖、長井圭治、大西直文、白戸高志、白神宏之、乗松孝好
  • 学会等名: レーザー学会第456回研究会及び核融合科学研究所双方向型共同研究合同研究会
  • 発表場所: 大阪大学レーザーエネルギー学研究センター