Experimental study for characterizing the effect of a strong magnetic field to interfacial instability

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申請者は，強磁場がプラズマの運動に与える影響を実験的に解明した．プラズマ中で磁力線がプラズマの微細な擾乱の運動によって圧縮，引き延ばしを受けることで，熱伝導の分布が不均一になり，この不均一性が圧力の不均一を生じさせることで磁気レイリー・テイラー不安定性の成長が促進される新しい流体不安定性現象も実験的に明らかにした．申請者はこの成果について，国際学会(11th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications)で発表し，流体不安定性の制御が必要なレーザー核融合分野や天文分野に広く資する成果であるとしてChiyoe Yamanaka Awardを受賞した．さらに，高強度レーザーが強磁場中のプラズマ内部に作る急峻な温度勾配による熱輸送によって，効率的に核融合燃料を加熱する加熱方式を実験的に検証した．圧縮した燃料コアに外部から数ピコ秒の短パルスレーザーを用いてエネルギーを与えると、レーザー照射面が直接加熱され、その熱が温度の低いコアの中心部分に広がっていく．外部磁場を印可することで、熱拡散の広がりをコアの中心部分に向かうように指向させることができる．申請者は外部磁場中で、銅をトレーサーとしてドープしたターゲットを圧縮後、短パルスレーザーで加熱し、銅の輝線スペクトルを結晶型のX線分光器で取得することで、その輝線スペクトルの比から加熱されたターゲットの温度を推定した．またX線バックライト法でターゲットの影絵を取得することで、密度を推定した。これらの計測によって、合計4.6kJのレーザーエネルギーで22 Gbarもの高エネルギー密度プラズマを生成できることが実験的に実証された．申請者は上記の成果をまとめて，Physical Review Letter誌に論文を出版した．