高エネルギー密度圧縮研究用イオン慣性核融合ドライバーの研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10044140
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 糟谷 紘一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (30029516)
• 研究分担者: 山中 龍彦 大阪大学, レーザ核融合研究センター, 教授 (80107143) ; 中居 貞雄 大阪大学, 工学部, 教授 (10029019) ; 服部 俊幸 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (50134648) ; 西村 博明 大阪大学, レーザ核融合研究センター, 助教授 (60135754)
• キーワード: パルスイオンビーム / 粒子ビーム慣性核融合 / 中間質量イオンビーム / ビーム標的相互作用 / 東京工業大学(総合理工学) / 米国サンディア研究所 / ピンチX線応用核融合 / ビーム関連計測法の開発

研究概要

細線を円筒状に並べて高速放電を行い、以前より安定な中心収束高速ピンチを発生して高エネルギーX線を発生し、これを慣性核融合関連研究へ応用することが、最近はやりの研究トピックスになっている。これにたいして、軽イオンビーム慣性核融合研究の場合には、自身の高密度電荷にさからう形でビーム収束度を今まで以上に上げる必要があり、他方、重イオンビーム慣性核融合研究の場合には、今までよりも2-3桁高い電流値のビームを発生する必要がある。そこで本研究では、細線列高速ピンチによる慣性核融合に関する重要研究項目を調査し、新たに着手できる研究課題の検討をすると同時に、軽でもなく重でもない、これら両者の中間領域の重さのビーム種を用いる慣性核融合関連研究を実施し、従来の軽いビームと重いビームが内包する致命的課題の解決を計画した。
東工大のイオン・ダイオードとサンディア研究所のイオン・ダイオードおよびX線発生装置の最新研究結果を参考にして、研究を進めた。窒素の1価イオンを主成分とするビームの、イオン・ダイオード陽極面上における、イオンビームのミクロ発散角の測定結果をさらに検討し、以前の陽子ビームの結果と比較し、これらをまとめた論文を書いて、複数の関連国際会議で発表し、研究論文誌に投稿した。また、同様の実験をサンディア研究所のRHEPP-1装置で実施するため、現有のイオン・ダイオードの改造を試みた。さらに、現有のイオンビームによる低温状態の標的を含む各種標的照射実験も試み、イオンビームによる各種の薄膜生成の可能性を調べた。これらと平行して、慣性核融合反応に伴う強力X線による核融合炉壁の蒸発量を見積もるために、高温高密度プラズマからの放射やX線による炭素材料のアブレーションの数値計算を行った。以上のほかに、レーザー励起の陽極プラズマ生成法に使えるVUVレーザーの動作シミュレーションと同レーザーの稼働も試みた。

研究成果

• [文献書誌] K.Kasuya,Y.Kishi,T.Kamiya et al.: "First Measurement of Small Divergence Angle Accompanied with Medium Mass Ion Source"Proceedings of First International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications. 1・1. 752-755 (2000)
• [文献書誌] K.Kasuya,T.Yamashita,T.Kamiya, et al.: "Quantitative Measurements of Ion Tracks on CCD Element with Conventional Solid State Track Detector"Proceedings of First International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications. 1・1. 945-948 (2000)
• [文献書誌] K.Kasuya,Y.Kishi,T.Kamiya,M.Funatsu et al.: "Measurements of Source Divergence Angle of Pulsed Nitrogen Beams"Nuclear Instruments and Methods. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] K.Kasuya,T.Kamiya,M.Funatsu,C.Wu et al.: "Transient Processes under the Interaction between Gas Laser Lights and Various Targets"Proceedings of 13th International Symposium on Gas Flow and Chemical Lasers and High Power Laser Conference. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] K.Kasuya,M.Funatsu,S.Saitoh,T.Kamiya et al.: "Probable Approaches to Develop Particle Beam Energy Drivers and to Calculate Wall Material Ablation with X-ray Radiation"Proceedings of 18th IAEA Fusion Confernece. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] K.Kasuya,Y.Kishi,T.Kamiya,and M.Funatsu: "Low Micro-divergence Medium-mass Ion Beam Produced from a N_2O Cryogenic Diode"Laser and Particle Beams. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] 糟谷紘一(分担): "パワーエレクトロニクスハンドブック(分担箇所:パルスパワーの慣性核融合への応用)"R&Dプランニング(印刷中). (2001)
• [文献書誌] 糟谷紘一,J.Quintenz,T.Mehlhorn,B.Turman,T.Renk et al.: "平成10年度協同・開発研究報告書(東京工業大学総合研究館)"粒子ビームを用いる慣性核融合の研究(印刷中). (2001)