重イオンビーム核融合における均一爆縮に対する理論的研究

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[要旨]慣性核融合において最も重要な点は、球状燃料ペレットが如何に効率良く高い均一性を持って爆縮するかであり、これが将来へ向けての高利得シナリオの成否の鍵を握っている.この均一爆縮を達成するため、これまで様々な照射系の設計がなされてきた.例えば、激光XII号(阪大、12ビーム)オメガ(ロチェスター、24ビーム)ノバ(リバモア、10ビーム)等が現在稼働中の大型システムであるが、他の計画中の設計を含め、全てその設計思想は同じである.即ち、同一エネルギーを持つビームを球面上にできるだけ一様に散らばるように配置するものである.しかし、こうした設計は正多面体や結晶構造をベースとしたものであり、レーザーと物質の相互作用あるいは爆縮物理を無視したもので、論理的設計とは言い難い.これに対し、本研究発表では新たに同軸多円錐照射系を提唱する.この照射系では、ビームはいくつかのグループに分割され、同じグループのビームはリング状に配置される.この方法のユニークな点は、これまでの照射角度のみの最適化に対し、各ビームに異なるエネルギーを持たせることにより空間(角度)とエネルギーの2元空間における最適条件を計算することにある.これにより、照射系の設計と建設(コスト)が格段に簡単化されることになる.また、詳細な数値シミュレーションにより、この同軸円錐照射系では従来設計より少ないビーム数でもより均一な燃料球の爆縮が可能であることが確認された.更に特筆すべき点として、本研究成果はレーザーのみならず重イオンビーム等の粒子ドライバーに対しても、また直接照射方式のみならず一旦ビームエネルギーをX線に変換して使うX線駆動方式に対しても有効である.