Establishment of efficient core heating by Resistive field guiding of fast electron beam in fast ignition laser fusion

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本研究は、大発散角を持つレーザー生成相対論電子ビームを加熱対象物まで誘導する方式として、抵抗率の異なる物質間を高速電子ビームが輸送された際に生じる自己生成磁場を用いた、抵抗性磁場ガイド法の、数値シミュレーションに特性評価と実験による実証に基づいた手法の確立を目的とする。2021年度の研究実績は下記のとおりである。① 初年度実施した平板ターゲットによる要素実験対象シミュレーション(CHを母材としガイド材をNiとし、レーザー強度をパラメータとした計算）について、ガイド材をAlとした計算を追加し、レーザー強度に応じて適切なガイド材配置があること（1e18W/cm2程度以下ではCHの外にガイド材を配し、1e19W/cm2を超える高強度では中心伝播領域にガイド材を配した場合にガイド効果が生じる）、高強度条件ではAlよりも高ZなNiの方がガイド効果が高いことを明らかにした。また、外部印加磁場ガイド法との比較を行い、抵抗性磁場ガイド法が0.3kT程度の外部磁場ガイド法と同等の効果を有することを示した。これらの成果は学会で発表するとともに、学術雑誌に論文として発表した（T. Johzaki et al., Phys. Plasmas 29, 112707 (2022)）。② プラズマミラーとレーザーガイディングコーンを導入した実験を行った結果、プラズマミラー導入によるプレパルス除去には成功したが、一方でレーザー強度低下を招くこととなり、1e19W/cm2を超える高強度条件での実験はできなかった。低強度で予測されたNiを電子ビーム伝播領域外に配した場合にガイド効果が見られた。また、コーンによるレーザー集光とみられる効果が観測された。実験結果については現在解析を進めている。