激光核聚变装置以及核聚变生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光核聚变装置以及核聚变生成方法。
【背景技术】
[0002]在非专利文献I?3中公开了激光核聚变所涉及的技术。在非专利文献I?3的激光核聚变中，使用了将圆锥状(特别是圆锥的底面为开口，圆锥的内部为空洞，圆锥的前端不是开口。)的金锥(gold cone)安装于球壳状的⑶球体的革E (target)。在非专利文献I?3的技术中，首先，通过将压缩用的激光照射于CD球体的外表面中金锥没有被安装的区域，从而压缩CD球体并在CD球体的内部生成等离子体(plasma)，在该压缩之后，朝着金锥的开口照射加热用的激光并由在金锥的内部所产生的高速电子来加热CD球体的内部的等离子体。
[0003]现有技术文献
[0004]非专利文献
[0005]非专利文献1: ‘Fast heating scalable to laser fus1n’ , R.Kodama etal., Nature Vol.418933-934(29August 2002)
[0006]非专利文献2: ‘Fast heating of ultrahigh-density plasma as a steptowards laser fus1n ignit1n’，R.Kodama et al., Nature Vol.412798-802(23August2001)
[0007]非专 利文 献 3: ‘Fast ignit1n integrated experiments withGekko and LFEX Lasers’ , H.Shiraga et al., Plasma Physics And ContolledFus1n53(2011)124029(6pp)
【发明内容】
[0008]发明所要解决的技术问题
[0009]在非专利文献I?3的技术中，因为提供给具有金锥的靶的能量通过金锥而被提供给靶的中心部的等离子体，所以在控制实际上被提供给靶的中心部的等离子体的能量的情况下不得不考虑由金锥引起的影响，因而变得复杂。因此，本发明是有鉴于以上所述的技术问题而做出的发明，其目的在于能够比较容易地控制被提供给靶的中心部的等离子体的能量。
[0010]解决问题的技术手段
[0011]本发明的一个侧面所涉及的激光核聚变装置，具备:革E壳(target shell)，使核聚变反应发生；腔室(chamber)，所述靶壳引起核聚变反应；靶壳供给装置，将所述靶壳提供给所述腔室的内侧的基准地点；靶壳监视装置，监视被所述靶壳供给装置提供给所述腔室的所述靶壳的状态；压缩用激光输出装置，朝着所述靶壳输出用于压缩所述靶壳的压缩用激光；加热用激光输出装置，朝着所述靶壳输出用于加热所述靶壳的加热用激光；控制装置，控制所述靶壳供给装置、所述压缩用激光输出装置以及所述加热用激光输出装置；所述靶壳具有中空的球壳状的形状，在所述靶壳的内侧设置有由所述靶壳的内表面划定的大致球状的空隙，在所述靶壳，设置有连接所述靶壳的外侧和所述靶壳的内侧的所述空隙的至少一个贯通孔，所述靶壳的外表面包含压缩用激光的照射被预定的照射区域，所述压缩用激光输出装置具有:压缩用激光器，输出用于压缩所述靶壳的压缩用激光；压缩用聚光光学装置，朝着所述靶壳的所述照射区域对从所述压缩用激光器输出的压缩用激光进行聚光；所述加热用激光输出装置具有:加热用激光器，输出用于加热所述靶壳的加热用激光；加热用聚光光学装置，朝着所述靶壳的所述贯通孔对从所述加热用激光器输出的加热用激光进行聚光；所述控制装置具备:靶壳供给单元，以将所述靶壳提供给所述腔室的方式控制所述靶壳供给装置；时机计算单元，基于由所述靶壳监视装置获得的监视结果计算出由所述靶壳供给单元提供的所述靶壳到达所述基准地点的到达时机，并基于所述到达时机计算出所述压缩用激光器输出压缩用激光的压缩用激光输出时机、所述加热用激光器继所述压缩用激光输出时机之后输出加热用激光的加热用激光输出时机；聚光单元，以从所述压缩用激光器输出的压缩用激光在由所述时机计算单元计算出的所述压缩用激光输出时机朝着所述靶壳的所述照射区域聚光的方式，基于由所述靶壳监视装置获得的监视结果控制所述压缩用聚光光学装置，并以从所述加热用激光器输出的加热用激光在由所述时机计算单元计算出的所述加热用激光输出时机朝着所述靶壳的所述贯通孔聚光的方式，基于由所述靶壳监视装置获得的监视结果控制所述加热用聚光光学装置；输出单元，在由所述聚光单元控制了所述压缩用聚光光学装置和所述加热用聚光光学装置之后，以在由所述时机计算单元计算出的所述压缩用激光输出时机输出压缩用激光的方式控制所述压缩用激光器，并以在由所述时机计算单元计算出的所述加热用激光输出时机输出加热用激光的方式控制所述加热用激光器。
[0012]在本发明的一个侧面所涉及的激光核聚变装置中，作为使核聚变反应发生的靶壳，使用具有中空的球壳状的形状的靶壳，靶壳具有设置有连接靶壳的外侧和靶壳的内侧的空隙并将加热用激光引导到靶壳的内侧的空隙的至少一个贯通孔并且不具有金锥(goldcone)的结构。因此，因为加热用激光不通过现有那样的金锥而由贯通孔被直接引导到靶壳的内侧的空隙，所以没有必要考虑由金锥产生的影响，并且能够容易地控制被提供给靶壳的中心部的等离子体的能量。
[0013]在本发明的一个侧面所涉及的激光核聚变装置中，在所述靶壳，设置有2个所述贯通孔，2个所述贯通孔沿着通过所述靶壳的中心的中心轴延伸，并夹着所述中心而互相相对。因为2个贯通孔被设置于相对的位置，所以在激光从一方的贯通孔被照射于靶壳的内侧的情况下，从该等离子体产生的电子即使由该激光而在该贯通孔的开口附近发生等离子体也不会在靶壳的内表面即在与该贯通孔的开口相对的一侧发生碰撞，因此，能够在靶壳的内侧抑制次要的等离子体的发生。
[0014]在本发明的一个侧面所涉及的激光核聚变装置中，所述靶壳为含有氘或者氚的聚合物。因此，靶壳因为含有氘或者氚，所以能够使核聚变发生。
[0015]本发明的一个侧面所涉及的核聚变生成方法，具备:供给工序，将使核聚变反应发生的靶壳提供给腔室；准备工序，在所述供给工序之后进行照射用于压缩所述靶壳的压缩用激光和用于加热压缩后的所述靶壳的加热用激光的准备；照射工序，在所述准备工序之后按顺序将压缩用激光和加热用激光照射于所述靶壳；所述靶壳具有中空的球壳状的形状，在所述靶壳的内侧设置有由所述靶壳内表面划定的大致球状的空隙，在所述靶壳，设置有连接所述靶壳的外侧和所述靶壳的内侧的所述空隙的至少一个贯通孔，所述靶壳的外表面包含压缩用激光的照射被预定的照射区域，所述准备工序具有:计算工序，监视在所述供给工序中被提供给所述腔室的所述靶壳的状态并基于监视结果计算出输出压缩用激光的压缩用激光输出时机和输出加热用激光的加热用激光输出时机；聚光工序，基于所述监视结果，使压缩用激光在所述压缩用激光输出时机朝着所述靶壳的所述照射区域聚光，使加热用激光在所述加热用激光输出时机朝着所述靶壳的所述贯通孔聚光；在所述照射工序中，在所述压缩用激光输出时机将压缩用激光照射于所述靶壳的所述照射区域，在继压缩用激光的照射之后的所述加热用激光输出时机将加热用激光照射于所述靶壳的所述贯通孔。
[0016]在本发明的一个侧面所涉及的核聚变生成方法中，作为使核聚变反应发生的靶壳，使用具有中空的球壳状的形状的靶壳，靶壳具有设置有连接靶壳的外侧和靶壳的内侧的空隙并将加热用激光引导到靶壳的内侧的空隙的至少一个贯通孔并且不具有金锥(goldcone)的结构。因此，因为加热用激光不通过现有那样的金锥而由贯通孔被直接引导到靶壳内侧的空隙，所以没有必要考虑由金锥产生的影响，并且能够容易地控制被提供给靶壳的中心部的等离子体的能量。
[0017]在本发明的一个侧面所涉及的核聚变生成方法中，在所述靶壳，设置有2个所述贯通孔，2个所述贯通孔沿着通过所述靶壳的中心的中心轴延伸，并夹着所述中心而互相相对。因为2个贯通孔被设置于相对的位置，所以在激光从一方的贯通孔被照射于靶壳的内侧的情况下，从该等离子体产生的电子即使由该激光而在该贯通孔的开口附近发生等离子体也不会在靶壳的内表面即在与该贯通孔的开口相对的一侧发生碰撞，因此，能够在靶壳的内侧抑制次要的等离子体的发生。
[0018]在本发明的一个侧面所涉及的核聚变生成方法中，所述靶壳为含有氘或者氚的聚合物。因此，因为含有氘或者氚，所以能够使核聚变发生。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明，能够比较容易地控制被提供给靶壳的中心部的等离子体的能量。
【附图说明】
[0021]图1是表示实施方式所涉及的激光核聚变装置的结构的图。
[0022]图2是表示实施方式所涉及的压缩用激光器和加热用激光器的结构的图。
[0023]图3是表示实施方式所涉及的控制装置的功能性结构的图。
[0024]图4是表示实施方式所涉及的靶壳的结构的图。
[0025]图5是表示实施方式所涉及的靶壳的其他结构的图。
[0026]图6是用于说明实施方式所涉及的核聚变生成方法的流程图。
[0027]图7是用于说明在实施方式所涉及的核聚变生成方法中压缩并加热靶壳的方式的图。
[0028]图8是用于说明在实施方式所涉及的核聚变生成方法中靶