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

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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。