Research related to burning wave propagation in ultra-high-density hydrogen and deuterium plasma

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中実球の高密度圧縮を達成するには二つの要求を満たす必要がある。一つ目の要求は、中実球表面で吸収されるレーザーパワーを空間的に一様にすることである。二つ目の要求は、中実球のエントロピーを可能な限り低く保ちながら圧縮することである。一つ目の要求を解決するため、レーザー照射の空間分布を変えながら、吸収されるレーザーパワーの空間分布を数値計算した。計算に必要なプラズマの密度及び温度分布は放射流体シミュレーションコードで求め、レーザー吸収機構として衝突吸収を考慮し、密度勾配のあるプラズマ中でのレーザー伝搬は光線追跡法でモデル化することで、球表面における吸収パワーの分布を求めた。この計算結果に基づいて、実験で用いる照射レーザーのスポット径を決定し、以前は非一様に圧縮されていた中実球を、丸い形を保ったまま圧縮できることを実証した。二つ目の要求を解決するには、燃料のエントローピーを低く保ったまま、多段の衝撃波で段階的に中実球を圧縮する必要がある。我々は三段のレーザーパルスを設計し、大阪大学レーザー科学研究所の激光XII号レーザーのパルス波形整形器を使って、設計に近いパルス波形で中実球の圧縮実験を行うことに成功した。レーザー増幅後のレーザー波形を計測するためのモニター類の整備も行った。実験結果をシミュレーションと比較し、プラズマの状態方程式の不確実さとレーザーのプラズマ中での伝搬についての知見を得ることができた。プラスチック中実球の圧縮実験と並行して、低温水素中実球の製造装置の設計を進めた。また、燃焼波伝搬におけるプラズマのフェルミ縮退の影響を調べるために、フェルミ縮退による電子-イオン散乱の減少を考慮したアルファ粒子の輸送のシミュレーションコードの開発を進めた。