FIREX project and effects of self-generated electric and magnetic fields on electron-driven fast ignition

FIREXプロジェクトと自己生成電磁界の高速点火における影響

三間 圀興*; 砂原 淳*; 白神 宏之*; 西村 博明*; 疇地 宏*; 中村 龍史; 城崎 知至*; 長友 英夫*; Garcia, C.*; Veralde, P.*

Mima, Kunioki*; Sunahara, Atsushi*; Shiraga, Hiroyuki*; Nishimura, Hiroaki*; Azechi, Hiroshi*; Nakamura, Tatsufumi; Jozaki, Tomoyuki*; Nagatomo, Hideo*; Garcia, C.*; Veralde, P.*

高速点火核融合は少ないレーザーエネルギーで核融合反応を実現できると期待されている。大阪大学では10kJ, 10psの点火用レーザー(LFEX)を建設中である。現在までに、全4本のビームのうち1本のビームを完成させ統合実験を進めており、幾つか新しい課題が明らかとなってきた。特に、プリパルスによる膨張プラズマの形成により、点火用レーザーのエネルギーが効果的に電子へ変換されていないことが示唆されている。本論文では、プリプラズマの制御を目的としたターゲットのコーティング、また、ダブルコーン形状の採用による電子運動の制御について提案を行った。

Fast ignition is a new scheme in laser fusion, in which higher energy gain with a smaller laser pulse energy is expected. At Osaka University, a laser with four beams and a total output of 10 kJ ps-1, laser for fast ignition experiment (LFEX), has been constructed and we have carried out an integrated experiment with one beam of the LFEX. Through experiments it was found that the coupling efficiency is degraded when the laser pre-pulse is not sufficiently small. Furthermore, the distance between the hot electron source and the core plasma is large. In this paper it is proposed that a thin foil covers the laser entrance of the cone to mitigate the pre-plasma and a double cone reduces the loss of high energy electrons from the side wall of the cone. The simulations indicate that a higher coupling efficiency is expected for the double cone target with a thin foil at the laser entrance.