高速点火核融合プラズマのX線分光学的研究

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高速点火核融合プラズマを診断対象とし、100ピコ秒、100マイクロメートル程度と予測されている極短時間、微小空間内で起こるプラズマの動的過程の物理を解明するため、時間・空間・エネルギー高分解計測、かつ、時間連続撮像を可能とする「単色X線サンプリングストリークカメラ」を開発し、合わせてX線分光解析ツールを整備することにより、プラズマの電子温度・密度プロファイル計測法を開発することを目的として研究を開始した。単色光学系の光軸調整やサンプリング法の最適化に関する基礎実験と単色X線サンプリングストリークカメラの原理実証実験を行い、時間分解能20ピコ秒、空間分解能25マイクロメートル、エネルギー分解能E/ΔE=200(EはX線エネルギー)を同時に達成し、かつ、時間的に連続なX線画像を取得できる計測手法を確立した。また、核融合プラズマの電子温度計測用の塩素トレーサーガス封入ターゲットの開発を行い、爆縮プラズマ実験を行った。その実験結果、核融合プラズマの二次元電子温度分布の導出に必要なニチャンネルの単色X線画像を同レーザーショット、同計測器の検出面上に取得することに成功した。その二つのX線画像とX線分光解析ツールを用いて二次元電子温度分布を導出し、爆縮シミュレーションと比較する事で爆縮コアプラズマの動的過程を解明した。また、実験の解析結果とシミュレーション結果の比較から、高速点火プラズマ診断のための更なる技術的な知見を得た。更に、高速点火核融合原理実証実験のために単色X線サンプリングストリークカメラの設計を行った。