Development of ultrashort-pulsed point neutron source driven by high-intensity lasers and its application to high-density plasma diagnostics

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本研究の目的は，超短パルス「点」中性子源の開発及びその応用技術の確立によって，中性子ラジオグラフィによる高解像度・高時間分解画像診断を可能にすることである．研究代表者らが提唱する「爆縮不要の慣性核融合方式」をさらに発展させることで，球殻ターゲットへの一方向からのレーザー照射によってピコ秒・ミクロンスケールの超短パルス点中性子源を生成する実験を行った．これまでナノ秒レーザーを用いて行われてきた同手法に関する国内外の実験に対して，本研究ではピコ秒の超短パルスレーザーを用いることで集束プラズマの劇的な衝突エネルギーの向上に成功し，その結果，3桁以上の中性子生成効率の改善を達成した．中性子発生数はレーザーの出力エネルギー（or集光強度）の4乗に比例しており，その物理的説明の検討を行った．また，今年度は次年度実験に向けて，更なる中性子数増大を達成するためのターゲット形状の最適化と，中性子発生点の「大きさ」を計測するためのイメージングデバイスの開発を進めた．中性子イメージングでは，ぺナンブラと呼ばれる肉厚のピンホールを用いた中性子結像法を採用し，シンチレータパネルとマルチピクセル半導体光検出器を組み合わせたイメージングデバイスの開発を進めた．今年度予算で800μmピッチの液体シンチレータアレイの製作が完了し，関西光科学研究所（量研機構）のレーザー実験に相乗りで動作試験を行ったほか，マルチピクセル半導体光検出器用のバイアス回路及びVME規格の高速ADコンバータへの信号伝送回路の製作が完了した．以上の研究成果と超短パルス点中性子源の応用展望について，国内外の学会で発表したほか， Review of Scientific Instruments誌に1件論文掲載した．また，シンチレータパネルの開発に関連して同誌に2件，論文を掲載した．