高速点火レーザー核融合

核融合エネルギー
太陽は核融合エネルギーで燃えています。我々はレーザー核融合による発電を目指し、研究を行なっております。 高速点火方式レーザー核融合は従来の中心点火方式に比べて10倍程度効率が良いことから、高速点火方式に注目した研究を行なっております。
高速点火レーザー核融合
高速点火は、1.燃料の爆縮と、2.加熱のプロセスに分けられます。 爆縮は当センターが設立されて以来1970年代から研究が続けられてきました。 1990年代に球殻(シェル)ターゲットを用いて、個体密度の600倍までの圧縮に成功しました。当時の研究結果では、シェルターゲットでないと、ホットスパークが作り出せないことから、中身の詰まった中実燃料は採用されませんでした。しかしシェルターゲットは爆縮途中でレイリーテーラー不安定性により、 高密度圧縮を実現するのは非常に困難でした。 高速点火方式では、加熱によってホットスパークを作るため、爆縮でホットスパークを作らなくては良いことから、近年では中実急に再度着目し、レーザーパルスの波形整形によって従来よりも安定に高密度爆縮を実現しようとしています。 爆縮によって得られた高密度燃料部のことを燃料コアと呼びます。 加熱研究は2000年代から研究から研究が始まり、高効率な加熱に向けて研究が続けられています。 核融合点火温度である5keV(キロエレクトロンボルト)までの加熱が可能なLFEX装置が2015年に4ビームフル稼働し、2016年には2000Jの加熱エネルギーに対して1.5keVを超える温度を達成しました。しかしながら、まだ目標の5keVには至っておりません。 超高強度レーザーがターゲットに照射されると、高速電子が加速され、その高速電子によって核融合燃料コアを加熱します。 加熱のための電子のエネルギースペクトルが最適化できていないこと、加熱電子のビーム発散角が大きすぎて高効率な加熱ができていないことが原因です。 当グループでは電子エネルギーを最適化するためのレーザー波長変換技術の開発及びレーザーのパルス波形の最適化、レーザー光同士の干渉効果の検証など、多方面から加熱効率の向上を目指しています。 また近年では、レーザーによって加速された陽子(プロトン)を用いた高速点火に関する研究も行われています。

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