Development of new method of magnetic field measurement and principle experiment of magnetic thrust chamber

磁场测量新方法及磁推力室原理实验的研制

基本信息

批准号：
17J06801
负责人：
齋藤直哉
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本実験は大阪大学が所有する激光12号で行った。本実験ではプロトンバックライト計測(詳細は研究実施計画を参照)を弱磁場に適用できるかを目的に、パルス幅100psのレーザーで生成したプロトンをネオジウム磁石が生成する弱磁場(磁石表面で0.1T)に照射し、下流で計測されるプロトンイメージに磁場の有無による変化が現れるかを検証した。厚さ2μmの銅箔に、レーザー波長527nm、レーザーエネルギー200Jのガラスレーザーを4本照射しプロトンビームを生成した。プロトンビームは磁場を通過して、計測器(CR-39)でイメージを取得した。磁場が無い条件では、プロトンビームは発生源を中心に円形状に広がった。一方磁場がある条件では、プロトンビームは磁石方向に曲げられ、また上下方向にも大きく曲げられた。この実験で、0.1T程度の弱い磁場においてプロトン軌道の変化を確認できた。次に実験で得られたプロトンイメージから磁場構造を逆算するために、Particle-in-Cell(PIC)コードを用いたプロトン粒子の軌道計算から、実験結果を再現できるコードの開発が求められる。磁場が無い条件で、実験で得たイメージの大きさを再現できるようにプロトンビームの発散角を設定し、プロトン粒子のエネルギーを変化させて粒子軌道を計算した。しかし磁場がある条件で計算したイメージは、曲げられる方向は実験結果と同じという定性的には再現できたが、定量的な一致には至らなかった。そのため、実験結果を定量的に再現するコードの開発が今後の課題として残る。磁場計測は磁気スラストチャンバの原理実証にとって重要な課題である。磁気スラストチャンバの実用化は、レーザー核融合ロケットの開発に必要不可欠である。有人火星探査が注目されている中、レーザー核融合ロケットによる飛行期間の短縮化は、搭乗員の安全性に寄与できる重要な課題であると考えられる。

该实验是在大阪大学拥有的第12号Genki进行的。在该实验中，质子背光测量（有关详细信息，请参见研究实施计划）可以应用于弱磁场，这是由脉冲宽度100PS 100PS激光产生的近代磁铁产生的弱磁场（在表面上为0.1T（0.1T）磁体）（）被辐照并验证了由于存在或不存在磁场而导致的质子图像的变化是否出现。 2μm厚的铜箔，527 nm的激光波长和200J的激光能量200J被照射以产生质子束。质子束穿过磁场，并使用测量仪器（CR-39）获得图像。在缺乏磁场的情况下，质子束扩散到圆形，重点是源。另一方面，在磁场的条件下，质子梁沿磁铁的方向弯曲，并沿垂直方向弯曲。在该实验中，质子轨迹的变化在约0.1T的弱磁场中得到了证实。接下来，为了从实验中获得的质子图像中计算出磁场结构，可以使用粒子粒子（PIC）代码从质子颗粒的轨迹中开发可以重现实验结果的代码。。在缺乏磁场的情况下，发出了纵向梁以重现实验中获得的图像大小，并通过改变质子颗粒的能量来计算粒子轨道。但是，在某些条件下计算出的图像可以在弯曲方向的定性再现中以与实验结果相同，但没有达到定量匹配。因此，量化实验结果的代码的开发仍然是将来的问题。磁场测量是磁推室原理的重要问题。对于激光融合火箭的发展，磁推室的实际使用是必不可少的。尽管载人的火星勘探引起了人们的注意，但用激光核融合火箭缩短飞行期被认为是一个重要的问题，可以有助于机组人员的安全。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Experimental demonstration of ion extraction from magnetic thrust chamber for laser fusion rocket

激光聚变火箭磁推力室离子提取实验演示

DOI：
10.7567/jjap.57.050303
发表时间：
2018
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Saito Naoya;Yamamoto Naoji;Morita Taichi;Edamoto Masafumi;Nakashima Hideki;Fujioka Shinsuke;Yogo Akifumi;Nishimura Hiroaki;Sunahara Atsushi;Mori Yoshitaka;Johzaki Tomoyuki
通讯作者：
Johzaki Tomoyuki