レーザー生成超強磁場を用いた高エネルギー量子ビーム制御と実験室Ｘ線天文学

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24684044
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤岡 慎介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 教授 (40372635)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 強磁場 / 高エネルギー密度プラズマ科学 / 高強度レーザー / プラズマ科学 / レーザー核融合

研究実績の概要

プロトン・ラジオグラフィー法を用い，レーザー駆動キャパシター・コイル・ターゲットで生成された磁場計測に成功した．高強度レーザーを金属薄膜に集光照射し，その裏面から放出されるプロトン・ビームをプローブとして用い，プロトンがローレンツ力を受けて曲がった軌跡を計測することで，磁場の強度分布を算出した．プロトン・ラジオグラフィー法と磁気プローブ法を用いて測定した磁場強度を比較し，共に600 T程度の磁場強度を示しており，良い一致が得られていることを確認出来た．成果は，Applied Physcics Letters誌に掲載された．更に，この結果は米国ロチェスター大学のオメガレーザー装置の実験にも導入された．
強磁場下での高速電子の輸送を明らかにするために，高速電子が誘電率の異なる境界を通過する際に放射されるCoherent Transition Radiation (CTR) のスペクトルを観測した．外部磁場が無い場合には，CTRのスペクトルは複数のピークを示した．一方，強磁場中では，スペクトルはシングルピークとなり，これは電子ビームバンチの縦方向の周期性が外部磁場によって保持されたことを示唆している．外部磁場が電子ビームの発生と伝播に良い影響を与えることを示す直接的な証拠の一つであり，現在論文化を進めている．
強磁場下での流体運動に関しては，プラズマ表面の擾乱が成長するに従って，外部印可された磁場の強度分布が非一様になり，更に擾乱の成長が促進される現象が観測された．磁場の効果を取り込んだ，2次元の放射流体シミュレーションと実験結果を比較し，両者が非常に良い一致を示すことが確認された．この成果も，現在論文化中である．
本課題中の成果を一纏めにした論文は，Physics of Plasmas誌に受理され，2016年5月頃に掲載される予定である．

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ローレンスリバモア国立研究所/ロチェスター大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ローレンスリバモア国立研究所/ロチェスター大学
• [国際共同研究] ボルドー大学/エコールポリテクニーク(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: ボルドー大学/エコールポリテクニーク
• [雑誌論文] Development of Compton X-ray spectrometer for high energy resolution single-shot high-flux hard X-ray spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kojima, T. Ikenouchi, Y. Arikawa, S. Sakata, Z. Zhang, Y. Abe, M. Nakai, H. Nishimura, H. Shiraga, T. Ozaki, S. Miyamoto, M. Yamaguchi, A. Takemoto, S. Fujioka, and H. Azechi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 ページ: 043502
  • DOI: 10.1063/1.4944864
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The measurement of plasma structure in a magnetic thrust chamber (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kawashima, T. Morita, N. Yamamoto, N. Saito, S. Fujioka, H. Nishimura, H. Matsukuma, A. Sunahara, Y. Mori, T. Johzaki, and H. NAKASHIMA
  • 雑誌名: Plasma Fusion Research 巻: 11 ページ: 3406012
  • DOI: 10.1585/pfr.11.3406012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast Ignition Realization Experiment with High-Contrast Kilo-Joule Peta-Watt Laser LFEX and Strong External Magnetic Field (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, Y. Arikawa, S. Kojima, T. Johzaki, H. Sawada, S. H. Lee, et al.,
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 23 ページ: 05xxxx
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct measurement of kilo-tesla level magnetic field generated with laser-driven capacitor-coil target by proton deflectometry (2016)
  • 著者名/発表者名: K. F. F. Law, M. Bailly-Grandvaux, A. Morace, S. Sakata, K. Matsuo, S. Kojima, S. Lee, X. Vaisseau, Y. Arikawa, A. Yogo, K. Kondo, Z. Zhang, C. Bellei, J. J. Santos, S. Fujioka, and H. Azechi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 108 ページ: 091104
  • DOI: 10.1063/1.4943078
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heating efficiency evaluation with mimicking plasma conditions of integrated fast-ignition experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, T. Johzaki, Y. Arikawa, Z. Zhang, A. Morace, T. Ikenouchi, T. Ozaki et al.,
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 91 ページ: 063102
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.91.063102
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Control of an electron beam using strong magnetic field for efficient core heating in fast ignition (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Johzaki, T. Taguchi, Y. Sentoku, a. Sunahara, H. Nagatomo, H. Sakagami, K. Mima, S. Fujioka, and H. Shiraga
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 ページ: 053022
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/5/053022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Laser-driven platform for generation and characterization of strong quasi-static magnetic fields (2015)
  • 著者名/発表者名: J. J. Santos, M. Bailly-Grandvaux, L. Giuffrida, P. Forestier-Colleoni, S. Fujioka, et al.,
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 17 ページ: 083051
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/8/083051
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational study of magnetic field compression by laser-driven implosion (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nagatomo, T. Johzaki, T. Asahina, a. Sunahara, T. Sano, H. Sakagami, K. Mima, S. Fujioka, H. Shiraga, and H. Azechi
  • 雑誌名: Nuclear Fusion 巻: 55 ページ: 093028
  • DOI: 10.1088/0029-5515/55/9/093028
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] X線及びプロトンビームを利用した高エネルギー密度プラズマ中へのパルス磁場の拡散の計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，李昇浩，Law King Fai Farley，澤田寛, 坂田匠平，小島完興，Morace Alessio, 有川安信，近藤康太郎，城崎知至，砂原淳，長友英夫，疇地宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-21
• [学会発表] 外部磁場を利用した高速点火レーザー核融合の高効率化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，FIREXプロジェクトチーム, J. J. Santos, M. Bailly-Grandvaux, C. Bellei, J. Honrubia
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第36回年次大会
  • 発表場所: 名城大学天白キャンパス
  • 年月日: 2016-01-09 – 2016-01-11
• [学会発表] Fast Ignition Realization Experiment with High-Contrast Kilo-Joule Peta-Watt Laser ``LFEX'' and Strong External Magnetic Field (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka et al.,
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
  • 発表場所: Savannah, GA, USA
  • 年月日: 2015-11-16 – 2015-11-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大型レーザー装置の運用とデータ共有の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤岡慎介，長友英夫，森尾登，福田優子，橋本賢子 山田研二，島田京子，谷口麻梨香，石田正人，永田みず穗，白神宏之，上島豊、前田茂樹
  • 学会等名: 第21回ビジュアリゼーションカンファレンス
  • 発表場所: 神戸大学（総合研究拠点）
  • 年月日: 2015-11-06 – 2015-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Toward Efficient Heating in the Fast Ignition Scheme with Stable Compression, Plasma Mirror and External B-Field (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Fujioka, T. Johzaki, Y. Arikawa, A. Morace, A. Yogo, Z. Zhang, S. Sakata et al.,
  • 学会等名: The 9th Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
  • 発表場所: Seattle, WA, USA
  • 年月日: 2015-09-20 – 2015-09-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] レーザー核融合グループ
  • URL: http://lf-lab.net