次期点火実験級のレーザー核融合金ペレットにおけるα粒子効果

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680538
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中尾 安幸 九州大学, 工学部, 助教授 (00164129)
• 研究分担者: 工藤 和彦 九州大学, 工学部, 教授 (40039681) ; 小田 明範 九州大学, 工学部, 助手 (60224234) ; 中島 秀紀 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (60112306)
• キーワード: レーザ核融合 / 点火実験 / α粒子 / エネルギー付き / 原子縮退 / 燃焼特性 / 拡散近似計算 / 2次元拡散コード

研究概要

1.α粒子加熱に及ぼす電子縮退の影響
爆縮・点火直後の燃料球は高温(【greater than or equal】4keV)低密度の中心部と低温(【less than or equal】keV)高密度の主燃料部からなる。主燃料部の電子は縮退し、Fermi-Dirac統計に従う。本研究では初めに縮退プラズマ球内での3.52MeVα粒子の減速輸送を解析し、縮退に伴う、電子速度分布関数の変化(Maxwell分布→Fermi-Dirac分布)がα粒子のエネルギー付与に及ぼす影響を調べた。縮退により電子の阻止能が大幅に低下するためα粒子の飛程が増加し(縮退度0.4のとき1.5になる)、エネルギー付与領域がひろがる。またイオン群へのエネルギー付与の割合が増える。このように電子が縮退したままであれば、その影響が個々のα
次にシミュレーションにより、点火初期の電子縮退の影響が、実際の爆縮燃焼プラズマにおけるα粒子加熱に現れるか否かを検討した。中心点火部で発生したα粒子は発生点の近傍で減速し、強く縮退している主燃料内部へは入り込まない。また主燃料部の縮退は平均自由行程の大きい中性子による加熱で解かれてゆく。従って点火初期の電子縮退はプラズマの燃焼特性に対して影響を及ぼさないことがわかった。
2.α粒子の減速輸送に対する拡散近似計算法の検討
拡散計算において、Levermore理論に基づく拡散係数を使用し、エネルギー変数を有限要素法で取扱えば、輸送計算の結果に近い満足すべき解が得られることを明らかにした。
また、2次元拡散コードを開発した。今後はこのコードを流体コードに組み込み、α粒子による流体不安定の抑制効果を検討することを計画している。

研究成果

• [文献書誌] T.Johzaki,et al.: "Effect of Elactron Degenracy on Fast Particles Energy Deposition in Dense Plasma Systems" Rroc.of 1996 Int.Conf.on Plasma Physics. Vol.2. 2038-2041 (1997)
• [文献書誌] Y.Nakao,et al.: "Poles of Suprathermal Fusion Reactios in Laser-Pruduced DT and DT/16Li Plasmas" Proc.of 1996 Int.Conf.on Plasma Physics. Vol.2. 1774-1777 (1997)
• [文献書誌] A.Oda,et al: "Transport and Slowing-Down of α-Particles in Compressed D-T Pellets" ICENES'98にて発表予定.
• [文献書誌] T.Johzaki,et al.: "Ignition and Burn Dynamics of Low Temperature Ignition D-T Targets" Laser Interaction and Related Plasma Phenomena(proc.of 13th Int.Conf.). 148-154 (1997)
• [文献書誌] T.Johzaki,et al.: "Ignition Condition and Gain Scaling of Low Temperature Ignition Targets" Nuclear Fusion. (掲載決定).
• [文献書誌] Y.Nakao,et al.: "Effect of Fusion Product Momentum Deposition in Laser-Produced Plasmas" ICENES'98. (発表予定).