(57)【要約】【課題】レーザー爆縮慣性閉じ込め核融合における効果的な核融合点火方法を提供する。【解決手段】  核融合反応物質を含んだターゲットの外周部に第一のレーザー光パルスを照射し、ターゲットの外周部を爆発させ、その反動でターゲット内部を圧縮し高温、高密度にすることを第一段階とし、その外周部の一部には第一のレーザー光パルスの照射を行わず、第二のレーザー光パルスを、第一のレーザー光パルスが照射されていなかった領域に照射し、第二のレーザー光パルスの電界強度をレーザー航跡場加速機構による荷電粒子の加速が行われる領域に設定し、レーザー航跡場加速機構によって加速された荷電粒子を爆縮コア外周部に照射し、爆縮コア外周部の温度を核融合点火温度まで加熱することを第二段階とすることを特徴とした核融合点火方法を構成する【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー爆縮慣性閉じ込め核融合の核融合点火方法であって、核融合反応物質を含んだターゲットの外周部に第一のレーザー光パルスを照射し、ターゲットの外周部を爆発させ、その反動でターゲット内部を圧縮し高温、高密度にすることを第一段階とし、その外周部の一部には第一のレーザー光パルスの照射を行わず、第二のレーザー光パルスを、第一のレーザー光パルスによって爆縮された高温、高密度の爆縮コアが形成された時点で、第一のレーザー光パルスが照射されていなかった領域に照射し、第二のレーザー光パルスの第一のレーザー光パルスの照射されていなかった領域での電界強度をレーザー航跡場加速機構による荷電粒子の加速が行われる領域に設定し、レーザー航跡場加速機構によって加速された荷電粒子を爆縮コア外周部に照射し、爆縮コア外周部の温度を核融合点火温度まで加熱することを第二段階とすることを特徴とした核融合点火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明はレーザー爆縮慣性閉じ込め核融合の点火方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  レーザー爆縮慣性閉じ込め核融合は、１９７０年代に機密が解かれてから、いわゆる中心点火方式を中心に研究が進められた。２００９年には米国のＮＩＦ実験装置が完成し２０１３年に中心点火方式が実証されようとしている。（例えば、非特許文献１参照）  しかし、中心点火方式で必要な、密度が水の１０００倍、温度１億度Ｋに達するホットプラグが形成できるかいなかについては懐疑的意見もある。【０００３】  中心点火方式に対して、密度が水の１００倍程度、温度が１００万度Ｋの比較的、低密度、低温の形成が容易な爆縮コアを形成し、これに追加の加熱を行い核融合反応に点火する、高速点火方式（例えば、非特許文献１）、衝突点火方式（例えば、特許文献１）などが提案されているが、核融合点火温度であるイオン温度５ｋｅＶ以上はいまだ達成されていない模様である。【０００４】  また、水の１００倍程度、温度が１００万度Ｋ程度の爆縮コアにイオンビームを照射することによって効果的に爆縮コアの温度を上昇させる方法が提案されている。（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開２００５ー２４１４６２
【特許文献２】  特開２００５ー２４４７３
【特許文献３】  特開２００２ー１０７４９４
【特許文献４】  特開２００８ー２７５５７２
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】  レーザー核融合    中井  貞雄著  大阪大学出版会
【非特許文献２】  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｗ．Ｋｏｅｃｈｎｅｒ  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、中心点火方式に必要な、密度が水の１０００倍、温度１億度Ｋよりも、形成が容易な、密度が水の１００倍、温度１００万度Ｋ程度の爆縮コアに、レーザー航跡場加速によって発生させたイオンビームによって、核融合点火温度である５ｋｅＶ以上の領域を形成する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  レーザー爆縮慣性閉じ込め核融合の核融合点火方法であって、核融合反応物質を含んだターゲットの外周部に第一のレーザー光パルスを照射し、ターゲットの外周部を爆発させ、その反動でターゲット内部を圧縮し高温、高密度にすることを第一段階とし、その外周部の一部には第一のレーザー光パルスの照射を行わず、第二のレーザー光パルスを、第一のレーザー光パルスによって爆縮された高温、高密度の爆縮コアが形成された時点で、第一のレーザー光パルスが照射されていなかった領域に照射し、第二のレーザー光パルスの第一のレーザー光パルスの照射されていなかった領域での電界強度をレーザー航跡場加速機構による荷電粒子の加速が行われる領域に設定し、レーザー航跡場加速機構によって加速された荷電粒子を爆縮コア外周部に照射し、爆縮コア外周部の温度を核融合点火温度まで加熱することを第二段階とすることを特徴とした核融合点火方法を構成する。
【発明の効果】
【０００９】  本発明では、爆縮コアは密度で水の１００倍、温度１００万度Ｋ程度であるので、中心点火方式よりも形成が容易である。また、爆縮コアの加熱をイオンビームによって行うので、イオンー電子エネルギー緩和、電子ーイオンエネルギー緩和が高速で起こるため、効果的に加熱イオンビームのエネルギーが、爆縮コアのイオン加熱に用いられる。また追加加熱用のイオンビームは、レーザー航跡場加速によって発生されるため、ターゲットに高強度、短時間のレーザー光パルスを集光させるだけで発生できる。したがって、静電場加速装置、マイクロ波加速装置など大型の装置が必要なくコンパクトな装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】  レーザー航跡場加速によって発生させたイオンビームによって爆縮コアを加熱する核融合点火方法の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  本発明を図１を用いて説明する。核融合ターゲットは、重水素と三重水素によって軽水素が置換された中空のポリエチレン球からなり、それにイオンビーム発生用のターゲットの保持部材３１と、重水素置換のポリエチレン薄膜からなるイオンビーム発生用のターゲット２１が取り付けられている。
【００１２】    次に、半導体レーザー励起のＮｄガラスレーザー１．０５μｍの基本波を、ＫＤＰ結晶からなる倍波発生装置により５２５ｎｍの倍波に変換し、倍波に変換されなかった基本波の一部と倍波をさらにもう別のＫＤＰ結晶からなる三倍波変換装置によって合成し３５０ｎｍの三倍波としたエネルギードライバーによって核融合ターゲットの外周を爆発させ反動で爆縮コア５１を形成する。（これらレーザーおよび非線形光学装置の構成法は非特許文献２参照。）エネルギードライバーの一つあたりの三倍波エネルギーは１０ｋＪで、これを１２本用いる。このとき爆縮コアの密度は水の１００倍、温度は１００万度Ｋ程度である。
【００１３】  次に、爆縮コアが形成されるタイミングで、レーザー航跡場加速を行う第二のレーザー光１１を、イオンビーム発生用のターゲット２１に集光し照射する。この第二のレーザー光によってイオンビーム発生用のターゲット２１の一部がプラズマ化し、レーザー光と主に電子の相互作用により、電子とイオンの分布に偏りが生じることによって強い電界が生じ、その電界によって重水素イオンが加速されイオンビーム４１が発生する。（このようなレーザー航跡場加速によるイオンビームの発生については特許文献３参照）出力１ＰＷのレーザーを用いることにより、このイオンビームのエネルギーは１ＭｅＶ程度の爆縮コアを加熱するのに適したエネルギーレンジを持つ。
【００１４】  レーザー航跡場加速によって発生した１ＭｅＶ程度のイオンビーム４１が爆縮コア５１に照射されると、主に電子を加熱し、加熱された電子と爆縮コアのイオンの間の電子ーイオンエネルギー緩和によってイオン温度が高まる。これにより爆縮１回あたり約３＊１０１７個の反応が生ずる。
【００１５】  高速中性子による核分裂反応を利用した核分裂ブランケットを用いることによりエネルギー増幅を行い、爆縮１回あたり１０００万Ｊのエネルギーが得られる。（核分裂ブランケットに関しては特許文献４参照）これは実用レベルに達している。
【符号の説明】
【００１６】      １１  レーザー航跡場加速を行う第二のレーザー光
２１  イオンビーム発生用のターゲット
３１  イオンビーム発生用のターゲットの保持部材
４１  イオンビーム
５１  爆縮コア
【図１】
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