Research related to burning wave propagation in ultra-high-density hydrogen and deuterium plasma

超高密度氢、氘等离子体中燃烧波传播的相关研究

基本信息

批准号：
22H00118
负责人：
藤岡慎介
金额：
$ 28.12万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

中実球の高密度圧縮を達成するには二つの要求を満たす必要がある。一つ目の要求は、中実球表面で吸収されるレーザーパワーを空間的に一様にすることである。二つ目の要求は、中実球のエントロピーを可能な限り低く保ちながら圧縮することである。一つ目の要求を解決するため、レーザー照射の空間分布を変えながら、吸収されるレーザーパワーの空間分布を数値計算した。計算に必要なプラズマの密度及び温度分布は放射流体シミュレーションコードで求め、レーザー吸収機構として衝突吸収を考慮し、密度勾配のあるプラズマ中でのレーザー伝搬は光線追跡法でモデル化することで、球表面における吸収パワーの分布を求めた。この計算結果に基づいて、実験で用いる照射レーザーのスポット径を決定し、以前は非一様に圧縮されていた中実球を、丸い形を保ったまま圧縮できることを実証した。二つ目の要求を解決するには、燃料のエントローピーを低く保ったまま、多段の衝撃波で段階的に中実球を圧縮する必要がある。我々は三段のレーザーパルスを設計し、大阪大学レーザー科学研究所の激光XII号レーザーのパルス波形整形器を使って、設計に近いパルス波形で中実球の圧縮実験を行うことに成功した。レーザー増幅後のレーザー波形を計測するためのモニター類の整備も行った。実験結果をシミュレーションと比較し、プラズマの状態方程式の不確実さとレーザーのプラズマ中での伝搬についての知見を得ることができた。プラスチック中実球の圧縮実験と並行して、低温水素中実球の製造装置の設計を進めた。また、燃焼波伝搬におけるプラズマのフェルミ縮退の影響を調べるために、フェルミ縮退による電子-イオン散乱の減少を考慮したアルファ粒子の輸送のシミュレーションコードの開発を進めた。

为了实现固体球的高密度压缩，必须满足两个要求。第一个要求是使激光功率在固体球体表面上吸收。第二个要求是压缩固体球的熵，同时保持尽可能低。为了解决第一个需求，在更改激光照射的空间分布时，通过数值计算吸收激光功率的空间分布。使用辐射流体模拟代码确定计算所需的血浆密度和温度分布，并将碰撞吸收视为激光吸收机制，并使用光密度梯度的血浆中的激光传播使用轻度践踏方法来建模，以确定球体表面吸收功率的分布。基于此计算结果，确定了实验中使用的辐照激光的斑点直径，表明以前不均匀压缩的固体球可以在保持其圆形时被压缩。为了解决第二个要求，有必要在多个冲击波中以各个阶段来压缩实体，同时保持燃油的入口低。我们设计了三个阶段的激光脉冲，并使用大阪大学激光科学研究所的脉冲波形成形设备接近设计的脉冲波形成功地进行了压缩实验。还准备好监测器来测量激光扩增后的激光波形。将实验结果与模拟进行了比较，以获取有关状态等离子体方程的不确定性和血浆中激光传播的不确定性。与塑料固体球体的压缩实验并联，我们继续设计用于低温氢固体球的生产设备。此外，为了研究血浆中的费米退化性对燃烧波传播的影响，我们已经开始开发一个模拟代码，以考虑到由于费米退化性而导致的电子离子散射的减少，我们已经开发了α颗粒的运输代码。

项目成果

期刊论文数量（45）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dependence of resistivity gradient guiding of laser-driven relativistic electron beams on laser intensity and duration

DOI：
10.1063/5.0101615
发表时间：
2022-11
期刊：
Physics of Plasmas
影响因子：
2.2
作者：
T. Johzaki;K. Yoshitake;T. Endo;W. Kim;S. Fujioka;H. Nagatomo;H. Morita;R. Takizawa;M. Takemura
通讯作者：
T. Johzaki;K. Yoshitake;T. Endo;W. Kim;S. Fujioka;H. Nagatomo;H. Morita;R. Takizawa;M. Takemura

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
通讯作者：
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

レーザー核融合反応で生み出す究極のエネルギー

激光聚变反应产生的最终能量

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
清水里香;成影典之;坂尾太郎;渡辺伸;佐藤慶暉;加島颯太;高橋忠幸;FOXSI チーム;藤岡慎介
通讯作者：
藤岡慎介

波形整形レーザーを用いた核融合プラズマの高密度圧縮

使用波形激光对聚变等离子体进行高密度压缩

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
瀧澤龍之介;長友英夫;有川安信;森田大樹;敦近原;前川珠貴;築道拓実;King Fai Farley Law;片桐健登;尾崎典雅;弘中陽一郎;重森啓介;藤域淳平;安部勇輝;羽原英明;蔵満康浩;城崎知至;坂上仁志;中井光男;白神宏之;兒玉了祐;千徳靖彦;藤岡慎介
通讯作者：
藤岡慎介

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