衝撃点火レーザー核融合の概念実証

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18106016
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 疇地 宏 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (90135666)
• 研究分担者: 村上 匡且 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (80192772) ; 中井 光男 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (70201663) ; 白神 宏之 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (90183839) ; 乗松 孝好 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (50135753) ; 長友 英夫 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (10283813)
• キーワード: レーザー核融合 / 衝撃点火 / 散乱中性子

研究概要

本研究の目的は衝撃点火方式による核融合の原理実証を行うものである。平成23年度は2010年に大阪大学で行われた衝撃点火基礎実験のデータ解析および、衝撃点火の実証に必要となる密度計測のための先進的な中性子スペクトル計測器の開発が行われた。
これまでに米国と共同で行われた実験では、衝撃点火に必要な速度1000km/sという記録的高速度の飛翔体の生成に成功したが、衝撃点火に必要な密度5g/cm^3がともなわなかった。平成22年度に阪大で行われた実験においてはCDプラスチックを圧縮しながら加速するというコンセプトが実験された。平成23年度にデータ解析が行われ、速度370km/s、密度およそ0.5-0.75g/cm^3程度という結果になった。目標値には届かない数字であったものの、大きな進歩となった。今後の高密度高速飛翔体の生成実験への展開が期待される。22年度年度末には共同研究グループである米国海軍研究所において、衝撃点火原理実証のための高速飛翔体生成に関する実験に関する論文がAlan Berman Award 2011,Naval Research Laboratory賞に選ばれ、共同研究者らが連名で受賞した。さらに平成23年度には密度計測手法として、散乱中性子計測器の開発が進んだ。256チャンネル式の多チャンネル計測器の試作機が完成した。23年3月に阪大の激光XII号で爆縮実験を行い散乱中性子の検出を試みた。散乱中性子らしき信号が1カウント観測され、実験条件と検出効率から考えると妥当な数である事が確認された。しかしながらこれが真の散乱中性子信号であるかノイズであるかは、他の計測結果と比較しながらより詳細な解析が必要である。この計測手法が完成すれば衝撃点火実験のみならずレーザー核融合全てにおいて重要な計測手法になると考えられる。
この計画の最終年度として、(1)アメリカの共同研究による研究業績で賞を受賞し、(2)密度・速度条件の達成に向けた着実なステップ、(3)密度計測のための先進中性子計測器の開発が進行した。

研究成果

• [雑誌論文] Fast-Response and Low-Afterglow Cerium-Doped Lithium 6 Flour-Oxide Glass Scintillator for Laser Fusion-Originated Down-Scattered Neutron Detection (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Murata, Yasunobu Arikawa, Kozue Watanabe, Kohei Yamanoi, Marilou Cadatal-Raduban, Takahiro Nagai, Masahiro Kouno, Kohei Sakai, Tomoharu Nakazato, Toshihiko Shimizu, Nobuhiko Sarukura, Mitsuo Nakai, Takayoshi Norimatsu, Hiroaki Nishimura, Hiroshi Azechi, Akira Yoshikawa, Shigeru Fujino, Hideki Yoshida, Nobuhiko Izumi, Nakahiro Sato, Hirofumi Kan
  • 雑誌名: IEEE transaction of nuclear science
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pr or Ce-doped, fast-response and low-afterglow cross-section-enhanced scintillator with 6Li for down-scattered neutron originated from laser fusion (2011)
  • 著者名/発表者名: Kozue Watanabe, Yasunobu Arikawa, KoheiYamanoi, MarilouCadatal-Raduban, Takahiro Nagai, Masahiro Kouno, Kohei Sakai, Tomoharu Nazakato, Toshihiko Shimizu, Nobuhiko Sarukura, Mitsuo Nakai, Takayoshi Norimatsu Hiroshi Azechi, Akira Yoshikawa, Takahiro Murata, Shigeru Fujino, Hideki Yoshida, Nobuhiko Izumi, Nakahiro Satoh, Hirofumi Kan
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth
  • 査読あり
• [学会発表] Neutron diagnostics in Fast Ignition Experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu Arikawa, Hirokazu Hosoda, Takahiro Nagai, Mitsuo Nakai, Takeshi Watari, Hirotaka Nakamura, Shinsuke Fujioka, Hiroyuki Shiraga, Hideo Nagatomo, Tomoyuki Johzaki, Atsushi Sunahara, Keisuke Shigemori, Mayuko Koga, Hirofumi Kikuchi, Yoshinori Ishii, Takehiro Sogo, Shinji Ohira, Zhe Zhang, Hiroaki Nishimura, Yoichi Sakawa, Tomoyuki Iwawaki, Kazuo Tanaka, Kozue Watanabe, Yuki Minami, Kohei Yamanoi, Toshihiko Shimizu, Nobuhiko Sarukura, Takahisa Jitsuno, Yoshiki Nakata, Junji Kawanaka, Koji Tsubakimoto, Noboru Morio, Kiyonobu Sawai, Tetsuji Kawasaki, Shinji Urushihara, Satoshi Matsuo, Koichi Tsuji, Noriaki Miyanaga, Yasushi Fujimoto, Hirofumi Homma, Takayoshi Norimatsu, Osamu Maegawa, Tetsuo Ozaki, Hitoshi Sakagami, Hiroshi Azechi
  • 学会等名: Plasma 2011
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] The Development of Time-of-Flight Neutron Detector for Measurement of Ion Temperature in Fast Ignition Experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nagai, Yasunobu Arikawa, Hirokazu Hosoda, Mitsuo Nakai, Nobuhiko Sarukura, Takayoshi Norimatsu, Hiroshi Azechi
  • 学会等名: ICMAT 2011
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] Use of zooming and pulseshaping for acceleration to high velocities and fusion neutron production on the Nike laser (2011)
  • 著者名/発表者名: MAX KARASIK, J.L.WEAVER, Y.AGLITSKIY, D.M.KEHNE, S.T.ZALESAK, A.L.VELIKOVICH, J.OH, S.P.OBENSCHAIN, Y.ARIKAWA
  • 学会等名: APS Division of Plasma Physics 2011
  • 発表場所: アメリカ ソルトレークシティ
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Neutron diagnostics in Fast Ignition experiments with GEKKO-XII and LFEX lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: YASUNOBU ARIKAWA, HIROKAZU HOSODA, TAKAHIRO NAGAI, MITSUO NAKAI, TAKESHI WATARI, HIROTAKA NAKAMURA, SHINSUKE FUJIOKA, HIROYUKI SHIRAGA, HIDEO NAGATOMO, ATSUSHI SUNAHARA, TOMOYUKI JOHZAKI, TAKAYOSHI NORIMATSU, HIROSHI, AZECHI, ITETSUO OZAKI, HITOSHI SAKAGAMI
  • 学会等名: APS Division of Plasma Physics 2011
  • 発表場所: アメリカ ソルトレークシティ
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Multi channel down-scattered neutron detector for areal density measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Arikawa, H.Hosoda, T.Nagai, K.Watanabe, K.Yamanoi, M.Cadatal-Raduban, T.Shimizu, N.Sarukura, M.Nakai, T.Norimatsu, H.Azechi, N.Izumi, T.Muratai, T.Suyama, A.Yoshikawa, K.Kamada, Y.Usuki, N.Satoh, H.Kan
  • 学会等名: IFSA 2011
  • 発表場所: フランス ボルドー
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Present status of fast ignition realization experiment (FIREX) and Inertial Fusion Energy development (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Azechi
  • 学会等名: IFSA 2011
  • 発表場所: フランス ボルドー(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Development of Time-of-Flight neutron detector with fast-decay and low-afterglow scintillator for fast ignition experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Nagai, Y.Arikawa, H.Hosoda, Y.Ioka, A.Hasegawa, K.Wada, S.Takaoku, M.Takata, K.Noritake, Y.Minami, K.Watanabe, K.Yamanoi, H.Nakamura, T.Watari, M.C.-Raduban, T.Shimizu, N.Sarukura, M.Nakai, T.Norimatsu, H.Azechi
  • 学会等名: IFSA 2011
  • 発表場所: フランス ボルドー
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Implosion and heating experiments of fast ignition targets by GEKKOXII and LFEX lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Shiraga
  • 学会等名: IFSA 2011
  • 発表場所: フランス ボルドー
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Self-similar ablative flow of non-stationary accelerating foil due to nonlinear heat conduction (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Murakami
  • 学会等名: IFSA 2011
  • 発表場所: フランス ボルドー
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Pr or Ce-doped, fast-response and low-afterglow cross-section-enhanced scintillator with 6Li for down-scattered neutron originated from laser fusion (2011)
  • 著者名/発表者名: Kozue Watanabe, Yasunobu Arikawa, Kohei Yamanoi, Marilou Cadatal-Raduban, Takahiro Nagai, Masahiro Kouno, Kohei Sakai, Tomoharu Nazakato, Toshihiko Shimizu, Nobuhiko Sarukura, Mitsuo Nakai, Takayoshi Norimatsu, Hiroshi Azechi, Akira Yoshikawa, Takahiro Murata, Shigeru Fujino, Hideki Yoshida, Nobuhiko Izumi, Nakahiro Satoh, Hirofumi Kan
  • 学会等名: ICMAT 2011
  • 発表場所: Suntec, Singapore
  • 年月日: 2011-06-26