重イオン慣性核融合のための重イオンビームダイナミクスの検討

重离子惯性聚变重离子束动力学研究

• 批准号: 17740361
• 负责人: 菊池 崇志
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740361/
• 关键词: プラズマ・核融合; 加速器; 計算物理; エネルギー全般; 国際情報交換; アメリカ

重イオン慣性核融合の粒子加速器システムで生成される粒子ビームをパルス圧縮する最終段領域において,そのビームダイナミクスを明らかにすることが研究目的である.この領域では,大強度の重イオンビームを急激にパルス圧縮するため,ビームの質の劣化が予想され燃料ターゲットへの効果的な照射を妨げるため,十分に検討されなければならない.非常に大電流なビームのため,空間電荷効果が大きくビームの挙動に影響を与え,プラズマのように振る舞うことも予想される.ビーム動力学シミュレーション用粒子コードを開発し,不安定性の成長やビームの質の劣化を検討して,合理的な重イオン慣性核融合のシステム設計のための指針を得ることが本研究の目標である.本年度はこれまでに構築した計算機環境とシミュレーションコードにより計算を行った.ビーム進行方向と半径方向の結合挙動やハロー粒子形成に起因する,大電流重イオンビームのパルス圧縮過程における不安定性やビームの質の低下を確認できた.本研究の結果として,重イオン慣性核融合の最終段における急激なパルス圧縮が引き起こす不安定性や質の劣化は,無視出来る程度ではないが,不可避で壊滅的な不具合を誘発するほどではないであろうと考えられる.国内では日本物理学会に参加し研究成果発表を行った.また,ビーム物理に関して活発な議論が行われる国際会議COOL07(ドイツ)にも参加し,空間電荷効果が影響を及ぼすビーム挙動についての発表を行った.得られた研究結果について,重イオン慣性核融合国際会議HIF08という本研究テーマに密接に関連した国際会議で招待講演を依頼されており,発表を行う予定である.さらに,東京工業大学の重イオン慣性核融合研究グループや高エネルギー加速器研究機構,米国ローレンス・リバモア国立研究所およびローレンス・バークレイ国立研究所の研究員とも情報交換や共同研究を進めることができた.

Heavy イ オ ン inertial fusion の particle accelerator シ ス テ ム で generated さ れ る particle ビ ー ム を パ ル ス 圧 shrinkage す る eventually period of field に お い て, そ の ビ ー ム ダ イ ナ ミ ク ス を Ming ら か に す る こ と が research purpose で あ る. こ の field で は, big intensity の heavy イ オ ン ビ ー ム を nasty shock に パ ル ス 圧 shrinkage す る た め, ビ ー ム の の quality degradation が to think The な irradiation を effect of され fuel タ ゲットへ ゲットへ <s:1> is harmful to げるため and very に検 to されなければならな され. Very に large current な ビ ー ム の た め, space charge working big fruit が き く ビ ー ム の 挙 influencing を に and え プ ラ ズ マ の よ う に vibration る dance う こ と も to think さ れ る. ビ ー ム dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン particle コ ー ド を open 発 し, unstability の growth や ビ ー ム の の quality degradation を beg し 検 て, reasonable な heavy イ オ ン inertial fusion の シ Youdaoplaceholder0 design ため <s:1> pointer を obtain る とが とが とが the objective of this study である である. This year は こ れ ま で に build し た computer environment と シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド に よ り count を っ た. ビ ー ム direction と radius direction の on dynamic や 挙 ハ ロ ー particles cause に す る, large current heavy イ オ ン ビ ー ム の パ ル ス 圧 shrinkage process に お け る labile や ビ ー ム の low quality の を confirm で き た. の results of this research と し て, heavy イ オ ン inertial fusion の final paragraph に お け る nasty shock な パ ル ス 圧 shrinkage が lead き up こ す labile や quality degradation は の, ignoring out る degree で は な い が, cannot avoid で 壊 quenched な not close を 発 lure す る ほ ど で は な い で あ ろ う と exam え ら れ る. Domestic で は に attend し Japan institute of physics research 発 table line を っ た. ま た, ビ ー ム physical に masato し て live 発 な comment line が わ れ COOL07 る international conference (ド イ ツ) に も し, space charge unseen fruit が influence を and ぼ す ビ ー ム 挙 dynamic に つ い て の 発 table line を っ た. Have ら れ た results に つ い て, heavy イ オ ン inertial fusion international conference HIF08 と い う this study テ ー マ に contact に masato even し で entertaining speeches を た international conference in 頼 さ れ て お り, 発 table line を う designated で あ る. さ ら に, Tokyo university of technology の heavy イ オ ン inertial fusion research グ ル ー プ や high エ ネ ル ギ ー accelerator research organization, m ロ ー レ ン ス · リ バ モ ア national institute お よ び ロ ー レ ン ス · バ ー ク レ イ national institute の と を も や mutual exchange of information research into め る こ と が で き た.

项目成果

大強度重イオンビーム進行方向圧縮過程でのハロー粒子軌道半径の増加

高强度重离子束正向压缩过程中晕粒子轨道半径的增加

• 发表时间: 2008
• 作者: 菊池崇志;他
• 通讯作者: 他

Direct-indirect mixture implosion in heavy ion fusion

重离子聚变中的直接-间接混合内爆

• 发表时间: 2006
• 期刊: Laser and Particle Beams 24,3
• 作者: T.Someya;K.Miyazawa;T.Kikuchi;S.Kawata
• 通讯作者: S.Kawata

Numerical Solver with CIP Method for Fokker Planck Equation of Stochastic Cooling

随机冷却福克普朗克方程的 CIP 数值求解器

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the 2007 Particle Accelerator Conference (PAC07)
• 作者: T. Kikuchi;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Beam dynamics simulation during final bunching and transport for heavy ion inertial fusion

重离子惯性聚变最终聚束和传输过程中的束流动力学模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 558・1
• 作者: T.Someya;K.Miyazawa;T.Kikuchi;S.Kawata;Takashi Kikuchi
• 通讯作者: Takashi Kikuchi

Direct-indirect mixed implosion mode in heavy ion inertial fusion

重离子惯性聚变中的直接-间接混合内爆模式

• 发表时间: 2007
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A577
• 作者: S. Kawata;et. al.
• 通讯作者: et. al.