Investigation of heating dynamics in laser-driven fusion by ultra-fast two-dimensional x-ray imaging

通过超快二维 X 射线成像研究激光驱动聚变中的热动力学

• 批准号: 21H01064
• 负责人: 白神 宏之
• 金额: $ 9.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01064/
• 关键词: 超高速画像診断; 高速点火レーザー核融合; ファイバーオプトロにクス; 超高速撮影; 超短パルスレーザー; レーザー核融合; 燃焼プラズマ診断; 加熱伝搬ダイナミクス; 超高速2次元Ｘ線画像計測; 超高速画像計測; EOポリマー; 核融合燃焼波; 超高速2次元X線画像計測

本研究は、高速点火レーザー核融合において、高速加熱を行った直後に加熱波がどのように伝搬するか、その物理機構を解明しようとするものである。核融合プラズマから放射されるX線を、超高画像分解・超高速時間分解計測することで加熱波が伝搬する様子を観測することができれば、加熱波伝搬の物理機構が解明できる。申請者らが発案した新しい手法である、Electro Optical Polymer (EOP)を取り付けた光ファイバー装置と、チャープパルスレーザーと分光器を用いた計測手法を導入することでこれが実現される。研究のステップは、1.シングルチャンネルによる5ピコ秒の超高速計測を開発し実証すること、2.画像分解・時間分解計測を開発し実証すること、3.核融合プラズマ加熱実験においてX線の画像時間分解計測を開発し実証すること、4.加熱波の進行を撮像し、伝搬速度や伝搬波面の様子をシミュレーション等と比較し、正しい物理機構モデルを構築することである。2022年度の成果により、大阪大学のLFEXレーザーでX線による高速応答信号を得ることに成功した。また当初計画では空間分解計測は、光学レンズによるイメージ伝送を想定した。2022年に新技術として、1本のマルチモードファイバーによる5micron級の分解能のイメージ伝送ができる手法を発案した。この手法に設計変更をおこない、すでに専門家との協議を重ね、実験装置を構築して試験を開始している。

这项研究试图阐明在高速点火激光融合中高速加热后加热波在高速加热后如何繁殖的物理机制。如果我们可以通过超高图像分辨和超高速度的时间分辨的测量值观察到加热波的传播，对核融合等离子体发出的X射线测量值，我们可以阐明加热波传播的物理机制。这是通过引入申请人启发的新方法来实现的：配备了电光聚合物（EOP）的光纤设备，以及使用Chirped Pulse激光器和光谱仪的测量方法。研究的步骤是1。使用单个通道2。开发和证明超快速的5秒测量测量，开发和演示图像分辨和时间分辨的测量值3。开发和证明图像时间分解的X射线测量X射线的X射线测量X射线的X射线测量值，在核融合等离子体加热实验和4。的进步和4。的潮流，以及与热浪潮进行比较，并证明了浪潮的进展。模拟等，并建立正确的物理机制模型。根据2022年的结果，我们使用大阪大学的LFEX激光器成功获得了高速X射线响应信号。此外，最初的计划是假设将使用光学镜头传输空间分辨的测量。在2022年，我们提出了一项新技术，该技术允许具有5微米级分辨率的单模纤维传输图像传输。已经对此方法进行了设计更改，并且已经与专家进行了咨询，并构建了实验设备并开始测试。

项目成果

電気光学ポリマーを用いたチャープパルスレーザーによる超高速シングルショット中性子計測器の開発

利用电光聚合物啁啾脉冲激光器开发超快单发中子测量仪

• 发表时间: 2021
• 作者: 浅野将唯、有川安信、中井光男、Morace Alessio;中嶋誠、白神宏之
• 通讯作者: 中嶋誠、白神宏之

Demonstration of efficient relativistic electron acceleration by surface plasmonics with sequential target processing using high repetition lasers

• DOI: 10.1103/physrevresearch.5.013062
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: Y. Arikawa;A. Morace;Y. Abe;N. Iwata;Y. Sentoku;A. Yogo;K. Matsuo;M. Nakai;H. Nagatomo;K. Mima;H. Nishimura;S. Fujioka;R. Kodama;S. Inoue;M. Hashida;S. Sakabe;D. De Luis;G. Gatti;M. Huault;J. A. Pérez-Hernández;L. Roso;L. Volpe

超高強度繰り返しレーザーを用いたターゲット加工と高効率電子加速

使用超高强度重复激光进行目标加工和高效电子加速

• 发表时间: 2023
• 作者: 有川 安信;Alessio Morace;安部 勇輝;岩田 夏弥;千徳 靖彦;藤岡 慎介;余語 覚文
• 通讯作者: 余語 覚文

Ultrafast visualization of an electric field under the Lorentz transformation

• DOI: 10.1038/s41567-022-01767-w
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Nature Physics
• 影响因子: 19.6
• 作者: M. Ota;K. Kan;Soichiro Komada;Y. Wang;V. Agulto;V. Mag-usara;Y. Arikawa;M. Asakawa;Y. Sakawa;T. Matsui;M. Nakajima

レーザー核融合燃焼計測のための超高速中性子計測器の開発

激光聚变燃烧测量超快中子测量仪的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: 浅野将唯、有川安信、Morace;Alessio;中井光男、中嶋誠、白神宏之、
• 通讯作者: 中井光男、中嶋誠、白神宏之、