レーザーと磁場の融合による高エネルギー密度プラズマの閉じ込めへの挑戦と応用

激光磁场聚变约束高能密度等离子体的挑战与应用

• 批准号: 21H04452
• 负责人: 岸本 泰明
• 金额: $ 26.21万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04452/
• 关键词: 高強度レーザーと物質との相互作用; 高エネルギー密度プラズマ; 自己組織化; 高強度磁場生成; プラズマの閉じ込め

本研究は、集光強度が10＾18-20 W/cm＾2 の高強度レーザーをナノ工学と材料工学の融合技術によって作製したサブマイクロメートルオーダの微細構造を有する物質（構造性ターゲット）に照射することで生成される高エネルギー密度状態のプラズマにおいて、その過程で現出するkTオーダの準定常磁場形成やTV/mオーダの準定常電場形成などの自己組織化機能や構造形成機能を制御することで、これを慣性時間を超えて長時間保持する（閉じ込める）とともに、これによって、中性子を出さない究極の核融合である陽子・ホウ素（P-B）反応の実現など、新しい応用研究を展開することを目的としている。これは、自然界にないnmオーダの人工物質と光との相互作用を制御することにより新機能を創出するメタマテリアル概念に高強度レーザー照射によって生成されるプラズマ機能を取り入れた「非線形領域のメタマテリアル科学」と位置付けられる。この着想に基づいて、これまでの関連理論・シミュレーション研究および実験研究の成果を発展させ、1）構造性ターゲットの作製：高強度レーザー照射時に目的に沿った多様な機能を創出する高エネルギー密度プラズマ生成を可能にする、方向性を有する炭素ナノチューブ（CNT）を含むサブマイクロメートルオーダの微細構造を有する構造性ターゲットの作製技術の向上・獲得に関する研究、2）レーザー照射・計測系の構築：作製した構造性ターゲットに集光強度が10＾17-19 W/cm＾2領域の高強度レーザーを多様な方向から照射可能な自由度の高い実験系と電子エネルギースペクトル（ESM）を中心として生成プラズマの計測系の構築に関する研究、3）レーザー照射実験の実施とデータ解析：上述のターゲットとレーザー照射系を用いた実験の実施と仮説を裏付ける実験データの取得を目指した研究を展開する。

This study aims to provide a material with fine structure for high intensity laser beam with light intensity of 10^18-20 W/cm^2, which is a combination of engineering and materials engineering.(Structural) Irradiation, generation, high density state, quasi-steady magnetic field formation, TV/m quasi-steady electric field formation, self-organizing function, structural formation function, inertia time, long time retention, etc. The ultimate nuclear fusion is the development of new technologies. The interaction between artificial matter and light in nature is controlled by the new function of creating a high-intensity radiation. The basic theory of this paper is to develop the research results of the research on the relationship between theory and practice, and to develop the constructive system of research on structure and practice. High intensity irradiation, high density irradiation, carbon nanotubes (CNT), fine structure, structural characteristics, and construction of measurement system: The structural characteristics of the system are as follows: the concentrated light intensity is 10^17-19 W/cm^2, the high intensity of the system is 10^17-19 W/cm^2, and the multiple directions of irradiation are 10^17-19 W/cm^2. The high degree of freedom of the system is 10^17. The electron generation system is 10^17 W/cm^2. The center of the system is 10^17 - 19 W/cm^2. The system is 10^17 - 19 W/cm^2. The above mentioned problems are solved in the light of the actual situation.

项目成果

高強度レーザーと波長オーダの構造性ターゲットとの非線形相互作用特性

高强激光与结构目标的波长级非线性相互作用特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 松井隆太郎;上田永樹;太田雅人;福田祐仁;坂和洋一;岸本泰明
• 通讯作者: 岸本泰明

Gyrokinetic entropy balances and dynamics in toroidal flux-driven ITG turbulence

环形通量驱动 ITG 湍流中的回旋熵平衡和动力学

• DOI: 10.1063/5.0056058
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physics of Plasmas
• 影响因子: 2.2
• 作者: Muto Mikiya;Imadera Kenji;Kishimoto Yasuaki
• 通讯作者: Kishimoto Yasuaki

高強度レーザーによる平板固体水素中での非線形波動の励起と分岐による相対論的ロケット加速

高强度激光在扁平固体氢中激发和非线性波分支的相对论火箭加速

• 发表时间: 2022
• 作者: 松井隆太郎;岸本泰明
• 通讯作者: 岸本泰明

高強度レーザー生成相対論プラズマにおける非線形波動の励起・分岐と粒子加速のトリガー

高强度激光产生的相对论等离子体中非线性波的激发/分支和触发粒子加速

• 发表时间: 2021
• 作者: 岸本泰明; 松井隆太郎; 福田祐仁; 今寺賢志
• 通讯作者: 今寺賢志

Study of internal transport barriers based on flux driven global toroidal system

基于通量驱动的全局环形系统的内部传输障碍研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomohiro Sasamoto;Y. Kishimoto
• 通讯作者: Y. Kishimoto