高速点火方式レーザー核融合実験における燃焼履歴計測器の開発

快点火激光聚变实验燃烧史测量仪的研制

• 批准号: 15J00850
• 负责人: 安部 勇輝
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00850/
• 关键词: 酸化亜鉛; 燃焼履歴計測; 薄膜シンチレータ; 高速シンチレーター; 短パルス中性子源

酸化亜鉛(ZnO)薄膜シンチレータの開発において、ZnOナノ粒子をテトラヒドロフランに分散させた溶液を基板上にスピンコートすることで、厚さ2 - 30μm程度の薄膜作製が可能になった。この数十μmの厚さは一般的なコーティング法にとっては厚く、また結晶を研磨して作るには薄すぎるため、この難しい厚みのシンチレータの作製に有効な手法を見出したことは重要である。薄膜シンチレータの発光量は15,000 photon/MeV程度であり、発光時定数100 psを達成した。ZnO結晶はFeやGaなどの元素をクエンチャーとして混合することで発光寿命の短縮が可能であるため、発光寿命の目標である30 psは容易に達成できると考えられる。また燃焼履歴計測器全体の設計と動作試験が完了した。シンチレータは有効径10 mmのZnO薄膜シンチレータを5枚積層したものを使用し、ターゲットから3㎝の距離に設置した。ターゲットから発生する高強度X線や中性子の受光素子への直接入射を防ぐ為に、受光素子をターゲットチャンバー外の鉛容器の中に設置し、シンチレータから検出器受光面までを石英ファイバーバンドルで接続した。ファイバーは全長2 m、コア径200μm以下のものを使用することでファイバー内での光の時間分散を10 ps程度に抑えることができ、またシンチレータから検出器受光面までオプティカルに接着できるため、端面反射による光ロスを低く抑えることが出来る。また光学素子の調整機構が必要なく、レンズを用いた光伝送系に比べてはるかに設計が容易で簡便な装置が完成した。実際の高速点火実験に於いても、高強度X線や電磁ノイズの影響を受けることなく計測器は正常動作しており、今後詳細な燃焼履歴計測の実施が期待される。

The preparation of ZnO thin films with a thickness of 2 - 30μm is possible in the development of ZnO thin films and in the dispersion of ZnO particles in solution on substrates. The thickness of the film is about 10 μm, and the thickness of the film is about 10 μ m. The amount of light emitted by the thin film is 15,000 photon/MeV, and the light emission time is 100 ps. ZnO crystals are easy to achieve by shortening the luminous lifetime of Fe and Ga elements. The design and operation test of the whole combustion monitoring device have been completed. The thickness of the ZnO film is 10 mm. The thickness of the ZnO film is 5 mm. High intensity X-rays are emitted from the detector, and the direct incidence of the photosensitive element is prevented. The photosensitive element is installed in the center of the lead container outside the detector. The light receiving surface of the detector is connected to the quartz crystal. The length of the lens is 2 m, and the diameter of the lens is less than 200μm. The time dispersion of the light in the lens is 10 ps. The adjustment mechanism of the optical elements is necessary, and the optical transmission system is easier to design than the optical transmission system. The actual high-speed ignition is affected by high intensity X-ray and electromagnetic radiation, and the normal operation of the detector is expected.

项目成果

Hot spark generation with laser irradiation to the inner surface of CD-capsule for ICF and other applications

通过激光照射 CD 胶囊内表面产生热火花，用于 ICF 和其他应用

• 发表时间: 2015
• 作者: Y. Abe;A. Sunahara;S-H. Lee;T. Nagai;Z. Zhang;T. Ikenouchi;S. Tosaki;S. Kojima;S. Sakata;T. Yanagawa;Y. Arikawa;A. Morace;S. Fujioka;H. Sakagami;M. Nakai;H. Shiraga;H. Nishimura;T. Norimatsu;and H. Azechi
• 通讯作者: and H. Azechi

高強度レーザーのCDshell内面照射によるホットスポット生成とICFその他への応用

CDshell内部高强度激光照射产生热点及其在ICF和其他应用中的应用

• 发表时间: 2015
• 作者: 中浜直之;内田圭;丑丸敦史;井鷺裕司;加納康嗣・冨永修・市川顕彦・伊藤ふくお・内舩俊樹・中濵直之・西川勝・中峰空・旭和也・遠藤拓也・小松謙之・河合正人・村井貴史;安部勇輝，砂原淳，李昇浩，Zhe Zhang，戸崎翔太，小島完興，坂田匠平，柳川琢省，有川安信，Alessio Morace，藤岡慎介，坂上仁志，中井光男，白神宏之，西村博明，乗松孝好，疇地宏
• 通讯作者: 安部勇輝，砂原淳，李昇浩，Zhe Zhang，戸崎翔太，小島完興，坂田匠平，柳川琢省，有川安信，Alessio Morace，藤岡慎介，坂上仁志，中井光男，白神宏之，西村博明，乗松孝好，疇地宏