所属：
広島大学 大学院工学研究院

概要：
高速点火レーザー核融合では、相対論レーザープラズマ相互作用で生成する高速電子ビームにより爆縮コアを瞬時に点火温度まで加熱する。高速電子ビームは非常に大きな発散角を持っており、高効率加熱にはビームガイディングが必須である。本研究では、kTクラスの縦磁場印加による高速電子ビームガイディング法について、2次元MHD輻射流体・相対論電磁粒子・流体粒子ハイブリッドコードを結合した統合シミュレーションにより評価を進めている。本年度は、磁場印加した中実ＣＤ球ターゲットの爆縮シミュレーションにより、最大圧縮時の爆縮燃料プロファイルと磁場配位を評価し、その条件の下で電子ビーム輸送計算を行い、コア加熱特性を評価した。その結果、中実ＣＤ球爆縮の場合、低温固体のＣＤは磁場の拡散係数が大きいことと、比較的燃料の圧縮率が低いことから最大圧縮時のミラー比は3程度となり、ガイディングに適した配位となることがわかった。初期印加磁場強度を変えた爆縮＋電子ビーム輸送計算を行った結果、磁場を印加しない場合に比べ、磁場を印加することで、加熱効率が1.6倍向上することが示された。

論文掲載,発表実績:
（学術雑誌掲載論文）

• Nagatomo, H., Johzaki, T., Asahina, T., Sunahara, A., Sano, T., Sakagami, H., Mima, K., Fujioka, S., Shiraga, H., Azechi, H."Computational study of magnetic field compression by laser-driven implosion"Nuclear Fusion, 55 (9), 093028, (2015) September.
  Fujioka, S., Johzaki, T., Arikawa, Y., Zhang, Z., Morace, A., Ikenouchi, T., Ozaki, T., Nagai, T., Abe, Y., Kojima, S., Sakata, S., Inoue, H., Utsugi, M., Hattori, S., Hosoda, T., Lee, S.H., Shigemori, K., Hironaka, Y., Sunahara, A., Sakagami, H., Mima, K., Fujimoto, Y., Yamanoi, K., Norimatsu, T., Tokita, S., Nakata, Y., Kawanaka, J., Jitsuno, T., Miyanaga, N., Nakai, M., Nishimura, H., Shiraga, H., Nagatomo, H., Azechi, H."Heating efficiency evaluation with mimicking plasma conditions of integrated fast-ignition experiment"Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 91 (6), 063102, (2015) June.
  Johzaki, T., Taguchi, T., Sentoku, Y., Sunahara, A., Nagatomo, H., Sakagami, H., Mima, K., Fujioka, S., Shiraga, H."Control of an electron beam using strong magnetic field for efficient core heating in fast ignition"Nuclear Fusion, 55 (5), 053022, (2015) April.

（国際会議会議録掲載論文）

• "Magnetic guiding of fast electron beam in imploded spherical solid targets"T. Johzaki, Y. Sentoku, H. Nagatomo, A. Sunahara, H. Sakagami, S. Fujioka, H. Shiraga,T. Endo and FIREX project groupJapan-US Workshop on Theory and Simulation on the high energy density physics related to the inertial confinement fusionBanshoukaku, Daianji-Onsen, Fukui, Japan2016.03.24

  "Magnetic Guiding of Electron Beam in Imploded Spherical Solid Targets"T. Johzaki,Y. Sentoku, H. Nagatomo, A. Sunahara, H. Sakagami, S. Fujioka,H. Shiraga,T. Endo and FIREX project group57th Annual Meeting of the APS Division of Plasma PhysicsSavannah, Georgia, USA on Nov. 16-20, 2015 2015.11.20

  "Electron Beam Guiding by External Magnetic Fields in Imploded Fuel Plasma"
  T. Johzaki, Y. Sentoku, H. Nagatomo, A. Sunahara, H. Sakagami, S. Fujioka, H. Shiraga,T. Endo and FIREX project groupNinth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications, IFSA2015 Seattle, Washington, USA on Sep. 20-25, 2015 2015.09.25

  "Electron Beam Guiding by kT-class Magnetic Fields in Fast Ignition"T. Johzaki US-Japan Workshop on High Energy Density Physics San Diego, CA, USA on Aug. 31-Sep.01, 2015 2015.09.01

（国内研究会等発表論文）

• "高速電子ガイディングに要する外部磁場条件"城﨑 知至, 安心院大地, 遠藤琢磨, 長友英夫, 砂原淳, 千德靖彦 日本物理学会 第71回年次大会 東北学院大学 泉キャンパス 2016.03.19～22 2015.03.19

  "高速点火爆縮コア加熱効率向上に関するシミュレーション"城﨑 知至平成27年度レーザープラズマ加速と産業創成に関する研究会 光産業創生大学院大学、浜松, 2016.01.18-19 2016.01.19

  "高速点火レーザー核融合におけるキロテスラクラス磁場印加効果"城﨑 知至 レーザー学会第483回研究会「短波長量子ビーム発生と応用」広島大学 学士会館 2015.12.03

  "高速点火レーザー核融合のコア加熱過程に対する外部磁場効果"城﨑知至, 長友英夫, 砂原淳, 千德靖彦, 藤岡慎介, 遠藤琢磨 第32回プラズマ・核融合学会 年会 名古屋大学東山キャンパス・豊田講堂, Nov. 24-27, 2015 2015.11.26

  "爆縮で形成される磁場配位における電子ビームガイディング特性" 城﨑知至,　千徳靖彦, 長友英夫, 砂原淳, 坂上仁志, 藤岡慎介, 白神宏之, 遠藤琢磨, FIREX プロジェクトグループ 日本物理学会　2014年秋季大会 関西大学、大阪、on Sep.16-19, 2015 2015.09.19