高速点火核融合実験における高速電子測定用ガンマ線スペクトロメーターの開発

• 研究課題/領域番号: 25630419
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 核融合学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 有川 安信 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 講師 (90624255)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: X-ray spectrometer / fast ignition / 高速点火核融合 / 高エネルギーX線 / γ線スペクトロメーター

研究成果の概要

本研究では2種の高エネルギーX線スペクトロメーターを開発した。1つ目はコンプトン散乱によるX線分光器で、計測エネルギー領域は0.5MeV~5MeVである。2つ目は光核反応を利用したX線分光器で、計測エネルギー領域は3MeV~30MeVである。本研究開発により計画通り2種とも計測器の開発に成功し、高速点火核融合研究に導入された。高速点火実験において発生した電子ビームからの制動放射X線スペクトルを測定する事で、加熱電子ビームのスペクトルが測定され、高速点火効率の低下原因である10MeV以上の高エネルギー電子が発生している事が初めて明らかになり、高速点火に大きな貢献を果たした。

研究成果

• [国際共同研究] 中国科学院(中国)
• [国際共同研究] ローレンスリバモア研究所(米国)
• [雑誌論文] Development of Compton X-ray spectrometer for high energy resolution single-shot high-flux hard X-ray spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Sadaoki Kojima, Takahito Ikenouchi, Yasunobu Arikawa, Shohei Sakata, Zhe Zhang, Yuki Abe, Mitsuo Nakai, Hiroaki Nihsimura, Hiroyuki Shiraga, Tetsuo Ozaki, Shuji Miyamoto, Masashi Yamaguchi, Akinori Takemoto, Shinsuke Fujioka and Hiroshi Azechi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 号: 4 ページ: 043502-043502
  • DOI: 10.1063/1.4944864
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fast Ignition Realization Experiment with High-Contrast Kilo-Joule Peta-Watt Laser LFEX and Strong External Magnetic Field (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Fujioka, Yasunobu Arikawa, Sadaoki Kojima, Tomoyuki Johzaki, et.al.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 未定
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct measurement of kilo-tesla level magnetic field generated with laser-driven capacitor-coil target by proton deflectometry (2016)
  • 著者名/発表者名: K. F. F. Law, M. B.-Grandvaux, A. Morace, S. Sakata, K. Matsuo, S. Kojima, S. Ho Lee, X. Vaisseau, Y. Arikawa, A. Yogo, K. Kondo, Z. Zhang, C. Bellei, J. J. Santos, S. Fujioka, H. Azechi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 108 号: 9 ページ: 091104-091104
  • DOI: 10.1063/1.4943078
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Heating efficiency evaluation with mimicking plasma conditions of integrated fast-ignition experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujioka, S., Johzaki, T., Arikawa, K. Mima 他
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 91 号: 6 ページ: 063102-063102
  • DOI: 10.1103/physreve.91.063102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-Intensity Neutron Generation via Laser-Driven Photonuclear Reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu ARIKAWA, Masaru UTSUGI, Morace ALESSIO, Takahiro NAGAI, Yuki ABE, Sadaoki KOJIMA, Shohei SAKATA, et, al.,
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 号: 0 ページ: 2404003-2404003
  • DOI: 10.1585/pfr.10.2404003
  • NAID: 130005292416
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Intensity Neutron Generation via Laser-Driven Photonuclear reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Arikawa, M. Utsugi, M. Alessio, T. Nagai, Y. Aabe, S. Kojima, S. Sakata, H. Inoue, S. Fujioka, Z. Zhang, H. Chen, J. Park, J. Williams, T. Morita, Y. Sakawa, Y. Nakata, J. Kawanaka, T. Jitsuno, N. Sarukura, N. Miyanaga, M. Nakai, H. Shiraga, H. Nishimura, H. Azechi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 10 ページ: 24040031-3
  • NAID: 130005292416
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterizing a fast-response, low-afterglow liquid scintillator for neutron time-of-flight diagnostics in fast ignition experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Abe, H. Hosoda, Y. Arikawa, T. Nagai, S. Kojima, S. Sakata, H. Inoue, Y. Iwasa, K. Iwano, K. Yamanoi, S. Fujioka, M. Nakai, N. Sarukura, H. Shiraga, T. Norimatsu, H. Azechi,
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4896957
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Multichannel Time-of-Flight Neutron Spectrometer for the Fast Ignition Experiment, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. ABE, H. HOSODA, Y. ARIKAWA, T. NAGAI, S. KOJIMA, S. SAKATA, H. INOUE, Y. IWASA, K. IWANO, GEKKO-XII & LFEX Team, S. FUJIOKA, H. SHIRAGA, M. NAKAI, T. NORIMATSU and H. AZECHI
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 9 ページ: 44041101-3
  • NAID: 130005252695
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of multichannel low-energy neutron spectrometer (2014)
  • 著者名/発表者名: Y Arikawa, T Nagai, Y Abe, S Kojima, S Sakata, H Inoue, M Utsugi, Y Iwasa, T Murata, N Sarukura, M Nakai, H Shiraga, S Fujioka, H Azechi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85-11 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4895826
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Neutron Imaging Diagnostics and Reconstructing Technique for Fast Ignition (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Inoue, Y. Arikawa, S. Nozaki, S. Fujioka, T. Nagai, S. Kojima, Y. Abe, S. Sakata, A. Kinjo, M. Nakai, Mitsuo
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 9 ページ: 4404108-4404108
  • NAID: 130005252693
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of compton X-ray spectrometer for fast ignition experiment. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kojima, Y. Arikawa, T. Ikenouchi, T. Nagai, Y. Abe, S. Sakata, H. Inoue, T. Namimoto, S. Fujioka, M. Nakai, H. Shiraga, Tetsuo Ozaki, M. Asakawa, R. Kato, H. Azechi
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research, 9(SPECIALISSUE 巻: 9 ページ: 44051091-3
  • NAID: 130005252654
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Development of the Neutron Detector for the Fast Ignition Experiment by using LFEX and Gekko XII Facility (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagai, M. Nakai, Y. Arikawa, Y. Abe, S. Kojima, S. Sakata, H. Inoue, S. Fujioka, H. Shiraga, N. Sarukura, T.Norimatsu, H.Azechi.
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 9 ページ: 44041051-3
  • NAID: 130005252699
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accuracy evaluation of a Compton X-ray spectrometer with bremsstrahlung X-rays generated by a 6 MeV electron bunch (2014)
  • 著者名/発表者名: Sadaoki Kojima, Yasunobu Arikawa, Yasuhiko Nishimura, Hiromi Togawa, Zhe Zhang, Takahito Ikenouchi, Tetsuo Ozaki, Alessio Morace, Takahiro Nagai, Yuki Abe, Shouhei Sakata, Hiroaki Inoue, Masaru Utsugi, Mitsuo Nakai, Hiroaki Nishimura, Hiroyuki Shiraga, Ryukou Kato, Shinsuke Fujioka and Hiroshi Azechi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 85 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4894447
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Photonuclear reaction based high-energy x-ray spectrometer to cover from 2 MeV to 20 MeV (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Sakata, Y. Arikawa, S. Kojima, T. Ikenouchi, T. Nagai, Y. Abe, H. Inoue, A. Morace, M. Utsugi, R. Kato, H.Nishimura, M. Nakai, H. Shiraga, S. Fujioka, H. Azechi
  • 雑誌名: Review of Science Instruments 巻: 85 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4893943
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高強度レーザーを用いた光核反応中性子発生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中井光男 有川安信 宇津木卓 西村博明 宮永憲明 疇地宏 Hui Chen
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: ４３２ ページ: 98-102
  • NAID: 130007957088
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高速点火実験における高ノイズ過酷環境下でのX線並びに中性子計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中井光男 有川安信 古賀麻由子 安部勇輝 長井隆浩 前川修 藤岡慎介 白神宏之 疇地宏
  • 雑誌名: Journal of Plasma Fusion Research 巻: 90-11 ページ: 659-664
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 「高速点火実験における硬X線絶対分光と電子計測」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 有川安信 Zhe Zhang 池之内孝仁 小島完興 坂田匠平 尾崎哲 藤岡慎介 西村博明
  • 雑誌名: Journal of Plasma Fusion Research 巻: 90-11 ページ: 665-671
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of Compton X-Ray Spectrometer for Fast Ignition Experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: Sadaoki KOJIMA, Yasunobu ARIKAWA, Takahito IKENOUCHI, Takahiro NAGAI, Yuki ABE, Shouhei SAKATA, Hiroaki INOUE, Takuya NAMIMOTO, Shinsuke FUJIOKA, Mitsuo NAKAI, Hiroyuki SHIRAGA, GEKKO-XII&LFEX Team, Tetsuo OZAKI1), Makoto R. ASAKAWA2), Ryukou KATO3) and Hiroshi AZECHI
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 9
  • NAID: 130005252654
  • 査読あり
• [学会発表] パルス中性子源を用いた大型検体中性子シャドウグラフ技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有川安信, 松原秋登, 加藤祐亮, 安部勇輝, 坂田匠平, 小島完興, 余語覚文, 藤岡慎介, 中井光男, 西村博明, 疇地宏, 大竹淑恵, 川瀬啓悟
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春期大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] プレプラズマが高強度レーザー生成高速電子のエネルギー分布及び発生効率に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小島完興, 有川安信, 畑昌育, 藤岡慎介, Alessio Morace, Xavier Vaisseau, 坂田匠平,
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春期大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Optimization of HOT electron spectra by using plasma mirror for fast ignition (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu Arikawa, Sadaoki Kojima, Alessio Morace, Shinsuke Fujioka, Akifumi Yogo, et. al.,
  • 学会等名: The 9th Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
  • 発表場所: seatle, u.s.a.
  • 年月日: 2015-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] 爆縮プラズマが高速電子発生に与える影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有川安信, 小島完興, 藤岡慎介, Alessio Morace, 畑昌育, 坂田匠平, 安部勇輝,
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Fast electron generation for fast ignition experiment on LFEX (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu Arikawa, Shinsuke Fujioka, Morace Alessio, Sadaoki Kojima, Takayuki Gawa, Shohei Sakata, Akifumi Yogo, Zhe Zhang, Shigeki Tokita,
  • 学会等名: 1st EPS Conference on Plasma Diagnostics,
  • 発表場所: Frascatti, Italy
  • 年月日: 2015-04-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高速点火核融合におけるレーザー生成高速電子へのエネルギー変換効率計測」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島 完興、有川 安信, 池之内 孝仁, 藤岡 慎介, 尾崎 哲, アレッシオ モラッチェ, 長井 隆浩, 安部 勇輝, 坂田 匠平, 井上 裕晶, 中井 光男, 西村 靖彦, 戸川 博美, 加藤 龍好, 疇地 宏
  • 学会等名: 日本物理学会2014年春季大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 高速点火基礎実験における高エネルギーX線分光計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂田匠平、有川安信、藤岡慎介、小島完興、池之内孝仁、安部勇輝、長井隆浩、井上裕晶、加藤龍好、中井光男、白神宏之、疇地宏
  • 学会等名: 日本物理学会第69年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Development of Compton X-ray spectrometer for the fast ignition experiment (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kojima, Y. Arikawa, T. Ikenouchi, S. Fujioka, A. Morace, T.Nagai, Y. Abe, S. Sakata, H. Inoue, Z. Zhang, M. Nakai, H. Shiraga, GEKKO-XII$\&$LFEX Team, Y. Nishimura, H. Togawa, M. R. Asakawa, T. Ozaki, R. Kato, H. Azechi
  • 学会等名: Workshop on Fast and Alternative Ignition Schemes 2013
  • 発表場所: 和歌山
• [学会発表] Development of Compton X-ray spectrometer for the fast ignition experiment (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kojima, Y. Arikawa, T. Nagai, Y. Abe, S. Sakata, H. Inoue, T. Namimoto, M. Nakai, H. Shiraga, H. Azechi M. Asakawa, T. Ozaki, R. Kato
  • 学会等名: Conference on Laser and Accelerator Neutron Sources and Applications(LANSA2013)
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] Development of Compton X-ray spectrometer for the fast ignition experiment (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kojima, Y. Arikawa, T. Ikenouchi, S. Fujioka, A. Morace, T.Nagai, Y. Abe, S. Sakata, H. Inoue, Z. Zhang, M. Nakai, H. Shiraga, GEKKO-XII$\&$LFEX Team, Y. Nishimura, H. Togawa, M. R. Asakawa, T. Ozaki, R. Kato, H. Azechi
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Inertial Fusion Science and Applications(IFSA2013)
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
• [学会発表] 高速点火プラズマからの高エネルギー放射光測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島 完興、有川 安信、長井 隆浩、安部 勇輝、坂田 匠平、井上 裕晶、波元 拓哉、中井 光男、白神 宏之、LFEX Team、浅川 誠、尾崎 哲、加藤 龍好、疇地 宏
  • 学会等名: レーザー研シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館
• [学会発表] 高速点火プラズマからの放射光測定による高速電子計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島 完興、有川 安信、池之内 孝仁、A. Morace、長井 隆浩、安部 勇輝、坂田 匠平、井上 裕晶、中井 光男、Z. Zhang、藤岡 慎介、白神 宏之、GEKKO-XII$\&$LFEX Team、西村 靖彦、戸川 博美、浅川 誠、尾崎 哲、加藤 龍好、疇地 宏
  • 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
• [学会発表] 高速点火プラズマからの高エネルギー放射光測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島 完興、有川 安信、池之内 孝仁、A. Morace、長井 隆浩、安部 勇輝、坂田 匠平、井上 裕晶、中井 光男、Z. Zhang、藤岡 慎介、白神 宏之、GEKKO-XII$\&$LFEX Team、西村 靖彦、戸川 博美、浅川 誠、尾崎 哲、加藤 龍好、疇地 宏
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Development of the high energy bremsstrahlung x-ray spectrometer by using (γ,n)reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Sakata, Y.Arikawa, S.Kojima, Y.Abe, T.Nagai, H.Inoue, A.Morace, R.Kato, M.Nakai, H.Shiraga, H.Azechi,
  • 学会等名: Conference on Laser and accelerator neutron sources and applications 2013
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] High energy X-ray spectroscopy using (γ,n)reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Sakata, Y.Arikawa, S.Kojima, Y.Abe, T.Nagai, H.Inoue, A.Morace, R.Kato, M.Nakai, H.Shiraga, H.Azechi,
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications 2013
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
• [学会発表] (γ,n)反応を用いた高エネルギーX線スペクトロメーターの改良 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂田匠平、有川安信、小島完興、安部勇輝、長井隆浩、井上裕晶、加藤龍好、中井光男、白神宏之、疇地宏、
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] (γ,n)反応を用いた高エネルギーXスペクトロメーターの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂田匠平、有川安信、小島完興、安部勇輝、長井隆浩、井上裕晶、加藤龍好、中井光男、白神宏之、疇地宏
  • 学会等名: 第24回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学