高速点火レーザー核融合

レーザー核融合における重大な課題の一つは、いかにして高温・高密度な爆縮コアプラズマを形成するかである。爆縮のみで十分な温度・密度を達成し、核融合点火に至らしめる中心点火方式においては、レイリーテイラー不安定性の抑制が非常に重要であり、高いレーザー制御、燃料球制作技術が求められる。この要求を緩和し、かつ、高いエネルギー効率を達成する手法として、高速点火方式が提案された。高速点火方式では超高強度レーザーにより生成される高エネルギー粒子を加熱エネルギー源として利用し、高密度コアを外部から強制的に加熱するため、高温の爆縮コアプラズマを形成する必要がない。本研究室ではこの高速点火方式に関連する以下のトピックに関して、実験・シミュレーションにより研究を行っている。

  • 超高強度レーザーと高密度プラズマの相互作用
  • 超高強度レーザーとナノ構造ターゲットの相互作用
  • 超高強度レーザー生成高エネルギー電子のプラズマ・固体中での伝搬
  • 超高強度レーザー駆動高エネルギー粒子源の開発

核融合炉工学

核融合炉における重大な課題の一つに、核融合反応に伴う高いエネルギー負荷からいかにしてプラズマ対向材料(炉第一壁)を守るか、というものがある。核融合炉設計においては、このプラズマ―壁相互作用に関して、要素物理の解明及び要素技術の開発を行うことが非常に重要となる。核融合炉はプラズマ閉じ込め方式によって大きくは慣性核融合炉と磁場核融合炉に分けることができるが、それぞれの機構に応じて壁が受ける負荷の特性は異なるため、方式によって重要となる物理現象は異なる。本研究室では特にレーザー核融合炉におけるプラズマ―壁相互作用を中心に、炉設計で重要となる以下のトピックに関して、実験・シミュレーションにより研究を行っている。

  • プラズマと物質との相互作用
  • 高エネルギー粒子ビームと物質の相互作用
  • アブレーションプラズマ交差現象とエアロゾル形成
  • アブレーション物質による水素同位体取り込み現象

  • Fast ignition laser fusion
  • Fusion reactor engineering