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本研究は高速点火レーザー核融合に必要な高密度プラズマ生成の物理を明らかにすることである。既にH20年度の研究において、レーザー爆縮を解析するために必要となる流体、非局所電子熱輸送、輻射輸送、レーザー伝搬などの素過程をシミュレートする要素物理計算ルーチンを完成されており、H21年度はそれを統合し、計算精度検証することを主な目標とした。開発した1次元及び2次元の統合爆縮流体コードを用いて、高速点火レーザー核融合で用いられるコーンターゲット内部に生成されるプラズマが、追加熱レーザー入射時にどのような分布をしているのか、そのようなプラズマが高速電子発生に及ぼす影響を調べた。また、実験と比較することにより、計算の妥当性を検証することが出来た。本研究により、レーザー伝搬、電子熱輸送、輻射輸送を考慮する2次元爆縮流体コードの精度検証を行うだけでなく、コーンターゲット内部に生成するプレプラズマが高速電子の発生に影響を与え、高速点火レーザー核融合に必要な数MeVの電子の発生を著しく阻害することを明らかにした。本研究により、コーンターゲット内部に発生するプレプラズマの低減が新たな課題となるとともに、高速点火レーザー核融合を成功させるためには一段と高い密度の爆縮プラズマが必要であることを明らかにした。本研究は大阪大学レーザーエネルギー学研究センターでおこなわれている高速点火原理実証実験(FIREX)に直後寄与するものであり、開発した2次元爆縮流体コードを用いて爆縮の解析とともに、コーンターゲット内部のプレプラズマ生成の抑制について計算による検討を行っている。これらの成果はH22年度秋に予定されているFIREX実験条件設定にも貢献しており、高速点火レーザー核融合の成功に向けた物理の理解が進んだ。
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