巨大クラスターイオン慣性核融合シナリオ研究
【研究分野】原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
【研究キーワード】
慣性核融合 / 巨大クラスターイオン / イオン源 / 誘導加速マイクロトロン / 双方向・多段構成誘導加速シンクロトロン / バンチ圧縮 / 核融合標的 / 永久磁石蓄積リング / 双方向多重構成誘導加速シンクロトロン / バレル形状核融合標的 / クラスターイオン / DT標的 / ビームパルス圧縮 / パスアジャスター / Malmberg-Penningトラップ / 巨大クラスター / 誘導加速シンクロトロン / 双方向・多重構成 / 標的 / 電子プラズマ圧縮 / 空間電荷効果 / 原子力エネルギー / 加速器 / 量子ビーム
【研究成果の概要】
巨大クラスターイオン慣性核融合シナリオが完成。イオン源開発に着手、低価数ながら実証できた。入射器である誘導加速マイクロトロンのビーム力学の理論化、永久磁石蓄積リングと双方向多重構成誘導加速シンクロトロン（主加速器）のLattice設計手法を確立。主加速器内複数の誘導加速セルに発生する電圧パルスのタイミングと幅を制御して実現するバンチ圧縮法をシミュレーションで示す。100個の圧縮バンチを同時に取り出し、中心部に位置する核融合標的への等方的照射式の具体案を示した。
標的物質内の巨大クラスターイオンと崩壊イオンの伝搬シミュレーションにより、前頭部に位置する崩壊イオンの追加速と謂う新たな知見を得た。
【研究の社会的意義】
日本独自の重イオン慣性核融合シナリオが存在していなかったので、国内の関連研究は全て、米・欧から提案されていたシナリオをベースにした周辺研究に限定されて来た。本研究で、日本で発明され発展して来た誘導加速技術を根幹とする独創的量子ビーム慣性核融合システムのシナリオが完成した。従来の重イオンに加え、巨大クラスターイオンをドライバービームとして想定できる汎用のシステムである。今後は米欧をも巻き込んだ共同開発の叩き台になり得る。
周辺技術として高価数巨大クラスターイオン源開発への道筋が得られた。一方、バンチ圧縮に伴う様々なビーム力学上の課題を実験的に探査する小型電子ビームシミュレーター技術が確立した。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 菊池 崇志 | 長岡技術科学大学 | 工学研究科 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
| 長谷川 純 | 東京工業大学 | 科学技術創成研究院 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)