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。

This study aims to clarify the mechanism of high speed ignition, nuclear fusion, high speed heating, direct heating, and thermal wave. Nuclear fusion, radiation, X-ray, ultra-high image resolution, ultra-high speed time resolution measurement, heat wave detection, heat wave detection, physical mechanism of heat wave detection and interpretation. The applicant has a new method of application. Electro Optical Polymer (EOP) is used for optical measurement. 1. The development of ultra-high speed measurement in 5 seconds for the heating process 2. The development of image decomposition and time decomposition measurement 3. The development of X-ray image decomposition measurement 4. The development of heating process, the development of image decomposition and time decomposition measurement 4. The comparison of heating process, the development of image decomposition and time decomposition measurement The physical structure of the system The results of the 2022 academic year, Osaka University's LFEX, X-ray, high-speed response signal, were successful. The original plan was to determine the spatial resolution measurement and optical transmission. 2022 New technologies and technologies developed for 5micron resolution This method of design changes the protocol of the family and the construction of the device.

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、