高速点火核融合実験における高速電子測定用ガンマ線スペクトロメーターの開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25630419
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 有川 安信 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 講師 (90624255)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 高速点火核融合 / 高エネルギーX線

研究実績の概要

本研究の目的は２種類の高エネルギーX線、1つはコンプトン散乱X線分光器で計測エネルギー領域は0.5-5MeV、2つめは光核反応X線分光器で計測エネルギー領域は3MeV-30MeV、を開発して、高速点火核融合実験における加熱電子ビームの特性を測定する事である。3年の研究によって計画通り2種の計測器が開発され、基礎試験を経て、高速点火核融合実験に導入された。2種の計測器および既存の絶対感度校正済みの低エネルギーX線分光器と比較するとすべてのスペクトルが滑らかにつながった。制動放射X線のスペクトルは滑らかであるから、この実験によって著者らが開発した新規2台の計測器は絶対感度も含めて動作実証がなされた。これらの計測器の開発に関して、国内学会、国際学会、論文発表がなされた。この計測器によって得られたX線スペクトル情報を元に、加熱電子ビームの絶対スペクトルが見積もった。2成分のexp関数を合成した形状をして居る事がわかった。1温度目はT1=1MeV程度であり、この数字は従来研究から推測されるものであった。一方T2=10MeV程度であり、予想以上に高エネルギーである事が分かった。これまでは実測できなかったため知られていなかったこの成分に、レーザーエネルギーの大部分が変換されている事が明らかになり、加熱効率が低い事の大きな理由で有る事が分かった。10年来の問題点であった高速点火核融合の効率低下の原因が明らかになったのである。このように本研究によって開発された計測器によって高速点火核融合研究に大きな貢献を果たした。

研究成果

• [国際共同研究] 中国科学院(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国科学院
• [国際共同研究] ローレンスリバモア研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ローレンスリバモア研究所
• [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: Sadaoki Kojima, Takahito Ikenouchi, Yasunobu Arikawa, Shohei Sakata, Zhe Zhang, Yuki Abe, Mitsuo Nakai, Hiroaki Nishimura, Hirouyki Shiraga, Tetsuo Ozaki, Shuji Miyamoto, Masashi Yamaguchi, Akinori Takemoto, Shinsuke Fujioka, and Hiroshi Azechi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 87 ページ: 043502
  • DOI: 10.1063/1.4944864
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [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: Shinsuke Fujioka, Yasunobu Arikawa, Sadaoki Kojima, Tomoyuki Johzaki, et.al.
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 未定 ページ: 未定
  • 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: King Fai Farley Law, Mathieu Bailly-Grandvaux, Alessio Morace, Shohei Sakata, Kazuki Matsuo, Sadaoki Kojima, Seung Ho Lee, Xavier Vaisseau, Yasunobu Arikawa, Akifumi Yogo, Kotaro Kondo, Zhe Zhang, Claudio Bellei, Joao Jorge Santos, Shinsuke Fujioka, H. Azechi
  • 雑誌名: Applied Physical 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 (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujioka,S; Johzaki, T;, Arikawa, Y; Zhang,Z; Morace, A; et. al.
  • 雑誌名: Physical review E 巻: 91 ページ: 063102-1~8
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.91.063102
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Intensity Neutron Generation via Laser-Driven Photonuclear Reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu ARIKAWA, Masaru UTSUGI, Morace ALESSIO, Takahiro NAGAI, Yuki ABE, Sadaoki KOJIMA, Shohei SAKATA, et, al.,
  • 雑誌名: Plasma fusion reserch 巻: 10 ページ: 2404003,2004007
  • DOI: 10.1585/pfr.10.2404003
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] パルス中性子源を用いた大型検体中性子シャドウグラフ技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有川安信, 松原秋登, 加藤祐亮, 安部勇輝, 坂田匠平, 小島完興, 余語覚文, 藤岡慎介, 中井光男, 西村博明, 疇地宏, 大竹淑恵, 川瀬啓悟
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春期大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-20 – 2016-03-24
• [学会発表] プレプラズマが高強度レーザー生成高速電子のエネルギー分布及び発生効率に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小島完興, 有川安信, 畑昌育, 藤岡慎介, Alessio Morace, Xavier Vaisseau, 坂田匠平,
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春期大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-20 – 2016-03-24
• [学会発表] Optimization of HOT electron spectra by using plasma mirror for fast ignition (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu Arikawa, Sadaoki Kojima, Alessio Morace, Shinsuke Fujioka, Akifumi Yogo, et. al.,
  • 学会等名: The 9th Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications
  • 発表場所: seatle, u.s.a.
  • 年月日: 2015-09-21 – 2015-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] 爆縮プラズマが高速電子発生に与える影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有川安信, 小島完興, 藤岡慎介, Alessio Morace, 畑昌育, 坂田匠平, 安部勇輝,
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-17 – 2015-09-19
• [学会発表] Fast electron generation for fast ignition experiment on LFEX (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu Arikawa, Shinsuke Fujioka, Morace Alessio, Sadaoki Kojima, Takayuki Gawa, Shohei Sakata, Akifumi Yogo, Zhe Zhang, Shigeki Tokita,
  • 学会等名: 1st EPS Conference on Plasma Diagnostics,
  • 発表場所: Frascatti, Italy
  • 年月日: 2015-04-15 – 2015-04-18
  • 国際学会 / 招待講演