Understanding of Plasma Detachment Phenomena in Laser Fusion Rockets

激光聚变火箭中等离子体脱离现象的理解

基本信息

批准号：
21K18176
负责人：
山本直嗣
金额：
$ 16.31万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は、従来の宇宙輸送システムを一新するゲームチェンジャーとなり得る「レーザー核融合ロケット」の実現に向けて、検証実験と数値解析の相違の要因を解明することである。構築してきた数値解析と検証実験では5倍ほど数値解析で得られる力積が多く、数値解析に考慮されていない物理が存在する。その候補の一つがデタッチメント、すなわちプラズマが磁力線から離脱するかどうかである。デタッチメントは、磁気モーメント保存の破れが原因ではないかと考えられるため、実験と数値解析の両面から、定量的な検証を行い、デタッチメントの背後にある物理の解明を目指している。2021年度に得られた成果として、磁気モーメント保存の破れを検証できるように、イオンも電子も粒子として取り扱う第一原理計算を実施した。計算コストの削減のため、3次元ではなく、2次元での計算を実施したところ、イオンのみならず、電子も磁力線から離脱していく事が確認できた。これは電子もデタッチするということを実証したきわめて重要な結果である。残念ながら出力データが膨大なため、デタッチの物理は未解明のままであるため、今後データ処理を進めていく。実験からのアプローチとして、電子の速度ベクトル計測と磁場の可視化が必要であるため、二つの計測システムの検討を行った。速度ベクトルに関しては、協同トムソン散乱計測を実施したが、電子項はプラズマからの発光が強すぎて計測できなかった。今後は自発光の影響を抑制できるような計測体系への変更や、別の計測手法の採用を検討していく。磁場の可視化に関して、イオンバックライト法から磁場の再構築を試みた。イオンとしては、ペタワットレーザーを照射して生成する数MeVのプロトンを用い、RCFでプロトンの空間分布を同定し、空間分布より磁場の再構築を試みた。再構築した磁場は他の計測と矛盾せず、磁場再構築法として採用できるめどが立った。

这项研究的目的是阐明使验证实验和数值分析之间有所不同的因素，以实现“激光核融合火箭”，这可能是一个完全续签常规太空传输系统的游戏规则改变者。我们构建的数值分析和验证实验通过数值分析获得了大约五倍的重点，并且在数值分析中没有考虑物理学。候选者之一是等离子体是否会与磁场线分开。由于脱离被认为是由磁矩损坏引起的，因此我们旨在通过进行实验和数值分析的定量验证来阐明分离背后的物理。结果，在2021财年获得的第一原理计算以将离子和电子作为颗粒进行处理，以便它们可以验证磁矩保守的失败。为了降低计算成本，在两个维度而不是三个维度上进行计算，并且可以证实，不仅离子，而且电子与磁线分开。这是证明电子也可以分离的非常重要的结果。不幸的是，由于大量的输出数据，分离的物理学仍然不清楚，因此将来数据处理将继续进行。作为一种实验方法，研究了两个测量系统，因为必须测量电子速度向量和磁场的可视化。关于速度载体，进行了合作的汤姆森散射测量值，但是电子项太强而无法测量，因为血浆的发射。将来，我们将考虑更改测量系统，以防止自发光的影响，并采用其他测量方法。关于磁场的可视化，我们尝试使用离子背光方法重建磁场。作为离子，使用了通过辐照Petawatt激光产生的几种MEV的质子，并使用RCF鉴定了质子的空间分布，并尝试了从空间分布中重建磁场。重建的磁场与其他测量值一致，并且可以将其用作磁场重建方法。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

レーザー核融合ロケットの原理実証研究

激光聚变火箭原理验证研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
J. Plasma Fusion Res.
影响因子：
0
作者：
酒井政道;吉住年弘;長谷川繁彦;森田太智
通讯作者：
森田太智

Quantitative evaluation of the impulse-bit generated in a magnetic thrust chamber

磁推力室中产生的脉冲位的定量评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taiki Inatomi;Taichi Morita;Naoji Yamamoto;Hideki Nakashima;Tomihiko Kojima;Eisuke Kuramoto;Masaki Ikebe;Atsushi Sunahara;Shinichi Namba;Yoshitaka Mori;Toshiyuki Ise;Kazuhiro Yagi;and Tomoyuki Johzaki
通讯作者：
and Tomoyuki Johzaki