2008, Jan.

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No.

CONTENTS
レーザー技術総合研究所所員一同【謹賀新年】年頭所感「運用の妙は一心に存す」
レーザー核融合炉チェンバー液体壁のアブレーションプルームのダイナミクス
EUVL2007出張報告

レーザー技術総合研究所所員一同

【写真】
前列左より
中列左より
後列左より

藤田雅之、中塚正大、稲崎 登、山中千代衛所長、今崎一夫、毛利明博、田畑則一、又賀
田中健一、坂井寛久、谷口誠治、島田義則、コスロービアン ハイク、コチャエフ オレグ、李佐伯 拓、砂原 淳、山浦道照、本越伸二、古河裕之、古瀬裕章、幸脇朱美大治、小野田理恵、片岡紀子
5年頭所感「運用の妙は一心に存す」
財団法人

レーザー技術総合研究所

所長

山中千代衛

2008年、平成20年戌子（つちのえね）の新年を迎え、皆様のご健康とご繁栄をお祈りし正月のご祝辞を申し上げます。
（財）レーザー技術総合研究所は昨年創立20周年を迎え盛大に記念行事を催すことが出来ました。光陰
矢の如しと申しますが、まことに時のたつのは早いもので、光科学技術の運用に明け暮れた努力の二昔という20年の年月でありました。この間、関係者の皆様から不断のご支持、ご鞭撻を頂きお蔭様で成功
裡に推進して参りました。ここに心より厚くお礼申し上げます。
わが国の経済も90年代の低迷を脱しようやく好況を迎えましたが、昨年来の米国サブプライムローンの破綻から世界の情勢に変化が生じ、景気の牽引力が米国から失われつつあるやに見受けられます。
21世紀の新しい世界秩序が構成に向かう時代の胎動を感じます。BRIC s が台頭し欧州連合が益々力を伸ばしつつある今日、わが国も自らの事は自らで決しアジアの一大勢力としての実力を貯えねばなりません。
今世紀は「光の時代」と言われますが、レーザーを中心とした光科学技術の進展に益々力を傾注して行くことが望まれています。産学官の連携により学術の発展を計り、科学技術の充実を進め、産業を振興することはまさにわが国の国是であります。このために大学はその基礎・基盤を教育・研究することが使命であり、産業界はその知見の上に新しい成果を産み出すことが求められます。当研究所はその中間に立って両者の橋渡しを果すこと、基礎研究から実用化へ向けて存在するいわゆるダーウィンの海を乗り越える難しい役割を担っています。
こ の た め 研 究 陣 と し て は レ ー ザ ー エ ネ ル ギ ー 研 究 チ ー ム、 レ ー ザ ー 加 工 計 測 研 究 チ ー ム、
レ ー ザ ー バ イ オ 科 学 研 究 チ ー ム、 レ ー ザ ー 理 論 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 研 究 チ ー ム の4チ ー ム か ら なる20人 余 り の 研 究 者 が 自 主、 共 同、 委 託 研 究 と5つ の プ ロ ジ ェ ク ト 研 究（ 太 陽 光 励 起 レ ー ザ ー、
レ ー ザ ー 超 音 波 探 傷、EUV光 源 開 発、MEMS技 術 開 発、 レ ー ザ ー γ 線 に よ る 核 廃 棄 物 処 理 ）に従 事 し て い ま す。ま た レ ー ザ ー 技 術 開 発 室 を 設 け、 皆 様 か ら の 技 術 相 談 に 応 じ て お り ま す。
私達の目標とする処は大阪大学レーザーエネルギー学研究センター、（社）レーザー学会と力を合わせて、レーザー科学技術の振興を図り、三位一体の運用を心がけ、科学技術立国の一端を担うべく努力することであります。
創立20周年の節目を迎え「運用の妙は一心に存す」をモットーとして初心に帰り体制を整えて前進します。つきましては今後とも相変りませず関係各位のご支援をお願い申し上げる次第であります。
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TOPICS

レーザー核融合炉チェンバー液体壁のアブレーションプルームのダイナミクス理論・シミュレーションチーム

■レーザー核融合炉液体壁チェンバーにおける研究課題
筆者は、大阪大学レーザーエネルギー学研究セン

古河裕之■最近の研究経過
筆者は、レーザークロス224号において「レーザー核融合炉設計研究」というタイトルで報告を行っていター乗松教授との共同研究として、レーザー核融合る。その時点からの主な進展を以下に記す。

炉の設計研究を行っている。IFE FORUM、及び大阪

１）高Z固体金属の荷電粒子に対する阻止能の理論モ

大学レーザーエネルギー学研究センター共催の「レーデルとしては、実験値を良く再現するモデルとして、ザー核融合炉設計委員会」において、レーザー核融合炉

Ziegler の モ デ ル[4] が よ く 知 ら れ て い る。し か し、発電プラントの概念設計KOYO-fast[1] が提案された。

Ziegler のモデルをそのままプラズマに適用するにはそれによると、プラントは４つの液体壁チェンバーを問題点がある。よって、アブレーションコードに取り持つモジュラー設計となっており、１つのチェンバー込むプラズマの阻止能のモデルとして、広い温度・密内の動作の繰り返しが４Hz とされている。液体壁チェ度範囲でより正確なモデルを開発した。

ンバーの課題としては、1) 液体金属流が安定に実現し２）粒子のクラスター化、プルームの凝縮の解析モデル得るか、2) 液体金属がどの程度アブレーションするか、としては、Luk'yanchuck のモデル[5] があるが、完全3) アブレートした物質が、チェンバー内でどう振る舞断熱球対称膨張の場合にのみ適用可能である。よって、うか（クラスター化、プルームの凝縮等）、4) 0.1 s 程度

一般的なプルームの場合に拡張する必要があった。粒の時間で十分に排気できるか、（チェンバー内をクリー子のクラスター化、プルームの凝縮は、プルームの温ンに保てるか）が挙げられている。アブレーションした度・密度分布に非常に敏感であり、そのためアブレー

液体金属蒸気は、チェンバー内に飛散する過程で一部ションコードによるプルームのプロファイルの正確なクラスター化（凝縮）しながら、液体壁表面で再凝縮す評価と共に、それと結合した粒子のクラスター化、プる。

ルームの凝縮のモデルを開発した。

本研究では、上記課題の中から、高強度X線及び荷３）上記１）、２）を取り込み、アブレーション（液体か

電粒子により液体金属がどの程度アブレーションするら気体への相変化）とプルームの凝縮（気体から液体へか、及びアブレーションプルームの凝縮、粒子のクラの相変化）を同時に解析するシミュレーションコード

スター化等に焦点を絞って理論的研究を行った[2, 3]。

を開発した。

【図１】
液体壁のアブレーション厚【図２】t=2000 nsにおける数密度、温度、 【図３】t=2000 ns における、クラスさの時間発展
速度プロファイル
ターの半径と凝縮率の空間分布
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■シミュレーション結果縮率の空間分布である。図３から、プルームは液体部

図1は、シミュレーションにより得られた液体壁のア分、液体と気体の混合部分、及び気体部分から成る事ブレーション厚さの時間発展である。アブレーションが解る。クラスターの半径については、大阪大学レー厚さの時間発展が階段状になっているのは、液体金属ザーエネルギー研究センターで行われた放電実験によの剥がれ現象を表しており、荷電粒子によるアブレーるそれと良い一致を示している。

ション特有の現象である。

参考文献[1]レーザー核融合炉設計委員会成果報告書（2006）。
[2]古河裕之 他：プラズマ核融合学会誌 82 (2006) 617-627.
[3] H. Furukawa,: submitted to IFSA 2007 Proceedings.
[4] J. F. Ziegler, Stopping Powers and Ranges in All Elements.
[5] B. S. Lukʼyanchuk, W. Marine, S. I. Anisimov, and G. A. Simakina,
SPIE 3618 (1999) 434-452.

図2 は、t=2000 ns における数密度、温度、速度プロファイルである。アブレートした物質が液体から剥がれて飛散していく様子が良く現れている。
図3は、t=2000 ns における、クラスターの半径と凝TOPICSEUVL2007出張報告
EUV プロジェクト

砂原淳

2007年10月28日から11月1日まで札幌コンベンショ

スCO2照射により６-８％にする条件最適化について、ンセンターでEUVL2007が開催された。本会議は次世代

また、磁場シールドによるデブリ抑制の発表が成され半導体露光装置開発に携わる世界の研究者が集まり、た。大阪大学藤岡助教からは最新の実験結果の報告が研究開発の最新の結果と動向について発表、議論する行われた。日本開催ということもあるが、我々リーディ場となっている。毎年、日本、欧州、米国と持ち回りでングプロジェクトから２件の招待講演が採択されたこ

開かれており、今年は日本の技術研究組合

極端紫外とは光栄なことである。2日目には米国Cymer社からス

線露光システム技術開発機構(EUVA)、（株）半導体先端ズに炭酸ガスレーザーを照射することにより、バーステクノロジーズ(Selete) の主催で開催された。EUVL にトモードながら、中間集光点で100ＷのＥＵＶ出力を対する注目度の高まりを受けて昨年よりも約100名多達成したとの報告があった。これは中間集光点で115Ｗい501名（アジア太平洋307名、米国108名ヨーロッパ86の出力というＥＵＶ実用化光源の当初の目標値に匹敵名）の参加があり、発表の内訳はソース（光源）が28%,し、今回の会議における一番のトピックであったと言レジスト18％、マスク14％と、まだまだソースが発表える。日本のEUVA からも60ＷEUV出力達成の報告がの多数を占めているが、近年、レジストの発表が増加あり、プラズマ方式（ＬＰＰ）によるＥＵＶ光源の技術傾向にある。我々レーザー総研からは島田、砂原が参の進展が実感された。我々がスズに炭酸ガスレーザー加した他、大阪大学を中心とする文科省リーディング照射するのが良いと発表行ったのが3年前であり、こプロジェクト「極端紫外光源（ＥＵＶ）開発等の先進半の3年間の研究開発の進展には驚かされる。一方、放電導体製造技術の実用化」の研究者が多数参加した。

方式を用いた光源については電極や光源サイズの問題

初日のキーノートでは東芝セミコンダクター社長のを解決するため、レーザーアシスト放電方式に研究開斉藤氏より半導体戦略についての講演があり、二重露発の主軸が移ってきており、放電方式でもレーザー技光による線幅の細線化では価格が高く、32nm以下の術が必要との共通認識になりつつある。実際、Philips、線幅に対する半導体露光でEUVL光が利用できれば、Extreme などの放電メーカーは例年以上に我々の放コスト面で有利であるとの発言があった。午後の講演

射流体計算の結果に熱心に質問をぶつけてきた印象がでは文科省リーディングプロジェクトを代表して大ある。最終日には最優先課題として今年も第一位は「光阪大学から2件の発表があった。大阪大学西原教授から源」が選ばれた。より高効率、高出力、長寿命で信頼性はEUV変換効率倍増、即ち現状３-４％をダブルパルの高い光源開発が求められている。

Laser Cross No.238 2008, Jan.

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