機能性有機材料の精密構造化による高性能燃料球作成法に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11780356
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長井 圭治 大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (30280803)
• キーワード: レーザー / 核融合 / ターゲット / フタロシアニン / ペリレン / ポリスチレン / エマルジョン / 光起電力

研究概要

レーザー核融合に置ける燃料球には、1.低原子番号元素材料からなること2.真球性が高いこと3.壁厚が均一であることが求められ、これまで有機高分子で加工性に優れるポリスチレンによって以上の性能を満たすターゲットが開発され実験に供されている。
一方で低原子番号元素材料である有機材料の分野では近年さまざまな機能材料(耐熱性、高弾性率、導電性等)が発見、開発されており、実用に供されているものも多いが、レーザー核融合には活用されていない。以上の状況を踏まえ、次の研究を行い成果を収めた。
1.高性能燃料球へ向けた機能性有機材料開発
導電性材料、光電子材料ではキャリヤによるプラズマのためレーザー照射による不均一なダメージを抑制し、核融合反応に必要な高密度が期待される。このための材料に関する基礎物性とレーザーアブレーション制御の可能性を明らかにした。
1-1.有機光起電力材料として知られるPV/H2Pc積層薄膜の反射スペクトルを初めて明らかにした。
1-2.PV膜の蛍光のH2Pc積層による消光測定から、PVの励起子とPV-の強い相互作用を明らかにした。
1-3.PV/H2Pc積層薄膜をポリスチレンにコートするとレーザー入射側から、均一に、しかもポリスチレンにダメージを与えることなくアブレーションが起こることを明らかにした。
2.エマルジョン法による燃料球の精密作成法
2-1.エマルジョン法による燃料球作成における、真球性・均一性発現機構に関して、エマルジョン相間にごくわずかの密度不整合が存在することが、均一性向上に有用なことを理論的に明らかにした。
2-2.エマルジョン法による燃料球作成における、溶媒の除去過程において、加熱よりも、水相への溶媒の溶解が律速であることを明らかにした。
3.いわゆるフォームハイブリッド爆縮方式は流体不安定性を抑制すると期待されているが、その実験には低密度プラスチックをコートした燃料球が必要である。低密度プラスチックを通常のプラスチックにコートするような、球殻構造に精密化したターゲットを作成し、爆縮実験に供した。

研究成果

• [文献書誌] T.Norimatsu,T.Takaki,K.Nagai ほか5名: "Target Fabrication Activities for High Gain Experiments with Gekko Laser"Inertial Fusion Sciences and Applications 99:IFSA '99 Proceedings. 875-882 (2000)
• [文献書誌] S.Nakai,Y.Kozaki,Y.Izawa,K.Nagai ほか9名: "Investigation toward Laser Driven IFE Power Plant"Inertial Fusion Sciences and Applications 99:IFSA '99 Proceedings. 773-780 (2000)
• [文献書誌] T.Yamanaka,K.Mima,Keiji Nagai ほか23名: "Advances of Direct Drive Schemes in Laser Research Fusion at ILE Osaka"Proceedings of 18th IAEA Fusion Energy Conference. IAEA-CN-77/OV3/2. (2000)
• [文献書誌] S.Nakai,Y.Kozaki,Y.Izawa,K.Nagai ほか13名: "Investigation toward Laser Driven IFE Power Plant"Proceedings of 18th IAEA Fusion Energy Conference. IAEA-CN-77/FTP1/26. (2000)
• [文献書誌] T.Norimatsu,K.Nagai,T.Yamanaka: "Development of High Quality Plastic Fuel Shells for Laser Fusion Energy"Proceedings of 18th IAEA Fusion Energy Conference. IAEA-CN-77/IFP/07. (2000)
• [文献書誌] Keiji Nagai ほか2名: "Organic Photovoltaic Cell to Reduce Initial Imprint"13th Target Fabricaion Meeting St.Catalina Is.. (1999)
• [文献書誌] H.Nishimura,H.Shiraga,H.Azechi,Keiji Nagai ほか19名: "Indirect-direct hybrid target experiments with GEKKO XII laser"Nucl.Fusion. 40(3Y). 547-556 (2000)
• [文献書誌] T.Norimatsu,A.Sunahara,K.Nagai,T.Yamanaka: "Influence of Residual Gas on the Life of Cryogenic Target and Trajectory of Injected Targets"Fusion Technol.. 38(1). 28-33 (2000)
• [文献書誌] Il Woo Choi,Hiroyuki Daido, Keiji Nagai ほか6名: "Detailed space-resolved characterization of a laser-plasma soft x-ray source at 13.5-nm wavelength with Sn and its oxides"J.Opt.Soc.Am.B. 17(9). 1616-1625 (2000)
• [文献書誌] N.Ozaki,Y.Sasatani,Keiji Nagai ほか13名: "Planar Shock Wave Generated by Uniform Irradiation From Two Overlapped Partially Coherent Laser Beams"J.Appl.Phys.. 89(5). 2571-2575 (2001)
• [文献書誌] T.Norimatsu,Keiji Nagai, ほか2名: "Issues in Capsule Fabrication and the Injection into a Wet-Walled IFE Reactor"Fusion Eng.Design.. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] H.Nishimura,H.Shiraga,K.Nagai ほか17名: "Uniform Implosion of Fusion Pellets using Indirect-direct Hybrid Scheme"Inertial Fusion Sciences and Applications 99:IFSA '99 Proceedings. 148-153 (2000)
• [文献書誌] Keiji Nagai,Mitsugu Nakajima,Takayoshi Norimatsu ほか2名: ""Solvent Removal During Curing Process of Highly Spheric and Monodispersed-Sized Polystyrene Capsules from Density-Matched Emulsions Composed of Water and Benzene/1,2-Dichloroethane""J.Polym.Sci.:Part A : Polym.Chem.. 38(18). 3412-3418 (2000)
• [文献書誌] Keiji Nagai,Ken-ichiro Morishita ほか5名: "Photo-reflection and laser-ablation properties of phthalocyanine/perylene derivative bilayer"Synth.Met.. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Keiji Nagai,Yasushi Fujimoto,Hidenobu Shiroishi ほか3名: ""Drastic Photoluminescence Quenching of Perylene Derivative Membrane with Phthalocyanine Coating""Chem.Lett.. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Keiji Nagai,Takayoshi Norimatsu: "Reflection on the Photo-Voltaic Phthalocyanine/Perylene Derivative Bilayer Membrane"Ann.Prog.Rep.Institute of Laser Engineering, Osaka Univ.. 1999. 126-128 (2000)
• [文献書誌] Keiji Nagai,Ken-ichiro Morishita, ほか4名: ""Heterogeneous Laser Ablation of Polystyrene Film was Reduced by Coating Organic Solar Cell""Ann.Prog.Rep.Institute of Laser Engineering, Osaka Univ.. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] 乗松孝好,高木智弘,中島貢,長井圭治 ほか2名: "エマルジョン法による均一なレーザー核融合燃料容器形成過程のモデル化"高分子論文集. 56(7). 415-425 (1999)