激光核聚变装置以及核聚变生成方法_4

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光工序)。
[0057]参照图7以及图8,对步骤S3进一步进行详细的说明。图7是表示压缩用激光的能量的时间波形(期间Tl中的波形)、加热用激光的能量的时间波形(期间T2中的波形)。图7的纵轴表不激光的强度,图7的横轴表不激光被输出的时间。
[0058]期间Tl为压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2分别同时被压缩用激光器5al以及压缩用激光器5bl的各个输出的期间,对应于被时机计算单元7b计算出的压缩用激光输出时机。压缩用激光器5al的压缩用激光输出时机与压缩用激光器5bl的压缩用激光输出时机相同(期间Tl)。期间Tl按顺序包含期间Tla、期间Tlb、期间Tic。期间Tlb继期间Tla之后,期间Tlc继期间Tlb之后。
[0059]期间Tla中的压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2为比较低的强度。在期间Tla中,革E壳Tgl的外表面Sfl渐渐地被消融(ablat1n),等离子体Pl从外表面Sfl的外侧被喷出(参照图8的㈧部)。然后,靶壳Tgl的内侧(内表面Sf2的一侧)利用由等离子体Pl从外表面Sfl向外侧喷出的反作用而朝着中心Ct被压缩。
[0060]在期间Tla的终期,如果靶壳Tgl集中于中心Ct且靶壳Tgl的中心部的密度上升的话,则由等离子体Pl的喷出而产生并且朝着靶壳Tgl的内侧的反作用减少,相对于靶壳Tgl的压缩作用减少。因此,在继期间Tla之后的期间Tlb,从期间Tla中的压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2的强度一下子使压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2的强度增加,使相对于靶壳Tgl的压缩作用增加,进一步使靶壳Tgl的中心部的密度上升(参照图8的(B)部)。期间Tlb中的等离子体Pl的密度与期间Tla中的等离子体Pl的密度相比更高。因为从对应于贯通孔Hl的地方没有等离子体Pl的喷出,所以在贯通孔Hl上,等离子体Pl的密度与贯通孔Hl以外的外表面Sfl的其他区域上相比较,比较低。
[0061]期间Tlc中的压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2具有期间Tlb中的压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2的强度的最大值,并且强度被维持于该值(参照图8的(C)部)。期间Tlc中的等离子体Pl的密度与期间Tla以及期间Tlb中的等离子体Pl的密度相比更高。如以上所述,压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2在期间Tl的后半部(期间Tlb,Tie)成为强度一下子上升的量身定制的脉冲(tailored pulse)。由期间Tl中的压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2的照射而在靶壳Tgl的内部生成等离子体(对应于图9所表示的等离子体P2) ο
[0062]继期间Tl之后的期间T2是加热用激光LS3被加热用激光器6al输出的期间,对应于被时机计算单元7b计算出的加热用激光输出时机。期间T2中的加热用激光LS3与压缩用激光LSl以及压缩用激光LS2相比较能量相对较高。如果加热用激光LS3入射到贯通孔Hl的话,则在内表面Sf2的一侧的贯通孔Hl的开口的附近,由加热用激光LS3而产生高速电子以及离子,在期间Tl中生成的靶壳Tgl的内部的等离子体P2(参照图9)被该产生的高速电子以及离子加热,从而引起核聚变反应(参照图8的⑶部)。
[0063]接着,参照图9,将靶壳Tgl与现有的附有金锥的靶Tg-p进行比较。在图9的(A)部表示附有金锥的靶Tg-p的结构的概略。在图9的(B)部表示靶壳Tgl的结构的概略。附有金锥的靶Tg-p具有金锥Cn和CD球体Sh。金锥Cn由金等的金属所构成。CD球体Sh由含有碳(C)和氘⑶等的高分子所构成。金锥Cn具有圆锥状的形状,在圆锥的内侧(圆锥的内侧面的一侧)形成有空隙Sa2(空洞),圆锥的前端Pa封闭(不是开口)。金锥Cn的前端Pa到达⑶球体Sh的内部Sal,但是金锥Cn的内侧的空隙Sa2不到达⑶球体Sh的内部Sal。加热用激光LS3会有包含预脉冲PL1、发生于预脉冲之后并高于预脉冲PLl的能量的主脉冲PL2的情况。主脉冲PL2将用于引起核聚变反应的能量提供给靶壳。在发生预脉冲PLl的情况下,在附有金锥的靶Tg-p,由预脉冲PLl产生的等离子体P3发生于金锥Cn的内侧的空隙Sa2。主脉冲PL2的一部分因为在碰撞到金锥Cn之前碰撞到由预脉冲PLl而发生于金锥Cn的内侧的空隙Sa2的等离子体P3,所以从主脉冲PL2提供给⑶球体Sh的空隙Sa2的等离子体P2a(通过⑶球体Sh被压缩从而发生于⑶球体Sh的内部Sal的中心部的等离子体)的能量与没有预脉冲PLl的情况相比较而被减少。
[0064]另一方面,靶壳Tgl不具有现有的金锥Cn,具有贯通孔H1。预脉冲PLl使等离子体P4发生于靶壳Tgl的内侧的空隙Sp即内表面Sf2的一侧的贯通孔Hl的开口的附近,在预脉冲PLl之后被照射的主脉冲PL2的一部分或者全部碰撞到该等离子体P4,由该碰撞产生的高速电子(或者与该等离子体P4的碰撞被回避了的主脉冲PL2的一部分直接地)与在期间Tl之间发生于靶壳Tgl的中心部(中心Ct)的等离子体P2相碰撞,加热该中心部的等离子体P2。在靶壳Tgl的情况下,因为由预脉冲PLl而在靶壳Tgl的内侧的空隙Sp发生的等离子体P4比由预脉冲PLl而在金锥Cn的内侧的空隙Sa2发生的等离子体P3更靠近于靶的中心部的等离子体(在靶壳Tgl的情况下为等离子体P2,在附有金锥的靶Tg-p的情况下为等离子体P2a),所以靶壳Tgl的情况与现有的附有金锥的靶Tg-p的情况相比较,在预脉冲PLl之后被照射的主脉冲PL2的能量被更多地提供给靶的中心部的等离子体。另夕卜,在靶壳Tgl的情况下,因为加热用激光LS3不通过金锥Cn而被直接照射于靶壳Tgl的贯通孔H1,所以与现有的附有金锥的靶Tg-p的情况相比较,没有必要考虑由金锥Cn引起的能量的损失,被提供给靶壳Tgl的中心部的等离子体P2的能量的控制能够更加正确且容易地进行。另外,在使用了金锥Cn的情况下,因为重离子即金离子的加速变得困难,所以由离子引起的加热的贡献不多。
[0065]再有,对靶壳Tgl的情况下的由预脉冲PLl产生的影响和靶壳Tg2的情况下的由预脉冲PLl产生的影响进行比较。在靶壳Tgl的情况下,由预脉冲PLl而发生于内表面Sf2的一侧的贯通孔Hl的开口的附近的等离子体P4(主要的等离子体)中的电子通过碰撞到内表面Sf2中夹着中心Ct而与贯通孔Hl相对的区域从而进一步发生少许等离子体(次要的等离子体),并且有可能到达内表面Sf2的一侧的贯通孔Hl的开口的附近。主脉冲PL2与预脉冲PLl直接引起的主要的等离子体一起也与该少许次要的等离子体相碰撞,但是由该次要的等离子体产生的影响与由主要的等离子体产生的影响相比较更微小,因此,与由现有的附有金锥的靶Tg-p的情况下的预脉冲PLl产生的等离子体的影响相比较更小。相对于此,在靶壳Tg2的情况下,因为在夹着中心Ct而与贯通孔Hl相对的区域设置有贯通孔H2,所以与靶壳Tgl的情况不同,由预脉冲PLl而发生于内表面Sf2的一侧的贯通孔Hl的开口的附近的等离子体中的电子不会在内表面Sf2上发生碰撞,因此,不会产生次要的等呙子体。
[0066]在本实施方式所涉及的激光核聚变装置I和核聚变生成方法中,作为使核聚变反应发生的靶,使用具有中空的球壳状的形状的靶壳Tgl,靶壳Tgl设置有连接靶壳Tgl的外侧和靶壳Tgl的内侧的空隙Sp并将加热用激光LS3引导到靶壳Tgl的内侧的空隙Sp的贯通孔H1,具有不具备现有那样的金锥Cn的结构。因此,加热用激光LS3因为不通过现有那样的金锥Cn而由贯通孔Hl被直接引导到靶壳Tgl的内侧的空隙Sp,所以没有必要考虑由金锥Cn产生的影响,并且被提供给靶壳Tgl的空隙Sp的中心部的等离子体P2的能量能够容易控制。
[0067]再有,在靶壳Tg2的情况下,因为贯通孔Hl以及贯通孔H2被配置于相对的位置,所以在加热用激光LS3从一方的贯通孔Hl被照射到靶壳Tg2的内侧的空隙Sp的情况下,即使等离子体P4由该加热用激光LS3而发生于该贯通孔Hl的开口附近,从该等离子体P4产生的电子也不会碰撞到靶壳Tg2的内表面Sf2即与该贯通孔H2的开口相对的一侧,因此,能够抑制在靶壳Tg2的内侧发生次要的等离子体。再有,靶壳Tgl以及靶壳Tg2因为均含有碳原子、以及氢、氘和氚,所以能够使核聚变反应发生。
[0068](实施例)
[0069]在图10中表示使用了靶壳Tg2的实施例(称为实施例靶)的情况下的测定结果、以及使用了现有的附有金锥的靶Tg-p的实施例(称为现有靶)的情况下的测定结果。图10的横轴表示被照射于实施例靶和现有靶的激光的能量,图10的纵轴表示由核聚变反应而分别从实施例靶以及现有靶发生的中子的总数。
[0070]测定结果Gl?G4表示使用了实施例靶的情况下的测定结果。获得了测定结果Gl?G4的实施例靶,直径为500 μ m左右,壳的厚度(对应于外表面Sfl与内表面Sf2之间的距离)为7 μπι左右,对应于贯通孔Hl的贯通孔的直径和对应于贯通孔Η2的贯通孔的直径均为250 μπι左右。获得了测定结果Gl?G4的压缩用激光为2根(对应于压缩用激光LSl和压缩用激光LS2),该2根压缩用激光的时间脉冲宽度均为1.3纳秒左右,获得了测定结果Gl?G4的2根压缩用激光的能量均为300J左右。在压缩用激光的照射期间内由2根压缩用激光的照射来测定I X 16个中子。继压缩用激光的照射之后,照射具有1.5ps (皮秒)左右的时间脉冲宽度和600J左右的能量的
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