(遠藤・城﨑・金 研究室）
Reactive Gas Dynamics Laboratory
Mechanical Engineering Program,
Graduate School of Advanced Science and Engineering, Hiroshima University
LHEDP (Laser High Energy Density Physics) simulation
レーザープラズマを対象とした輻射流体コード、ハイブリッドコード、電磁粒子コードの開発、並びにこれらを用いた高速点火方式レーザー核融合やレーザー加速、レーザープラズマ光源開発等、レーザー高エネルギー密度現象を対象としたシミュレーション研究を行っています。
We are developing simulation codes ( (a) radiation-hydro code, (b) particle-fluid hybrid code, (c) relativistic electromagnetic particle code) and studying on various laser-produced high energy density phenomena (e.g., fast ignition laser fusion, laser acceleration, laser light source) using these developed codes.
DT核融合反応の模式図
Schematic view of DT fusion reaction
高速点火核融合燃料加熱シミュレーション
Core heating simulation in fast ignition
核融合燃焼シミュレーション
Nuclear fusion burn simulation
高速点火レーザー核融合の燃焼シミュレーションの一例。一様圧縮燃料の一端を急速加熱することで核燃焼を実現。将来の核融合炉に要する高燃焼燃料＋加熱条件の評価やキロテスラ級磁場による燃焼の高効率化を検討している。
An example of fusion burn simulation for fast ignition laser fusion. Fusion burning is acheved by fast heating of the edge of a uniformly compressed DT fusion fuel. We are estimating reactor core plasma and heating condition reuqired for fusion reactor and improving the efficiency using kilo-Tesla-class magnetic field.
Supported by JSPS KAKENHI Grant Number 23K03360
ハイブリッドシミュレーションの一例。抵抗率の異なる物質境界に生じる抵抗性磁場を利用した高速電子ビームガイディング手法の確立。シミュレーションにより予測し、大型レーザー装置（大阪大学レーザー科学研究所 LFEXレーザー）を用いた実証実験を実施。
An example of hybrid simulation. Establishment of fast electron beam guiding scheme using resistive magnetic field formed at the contact surface between materials with different resistivity. We predict the guiding performance by hybrid simulations, and then experimentally demonstrate it using one of the world's largest Petawatt laser "LFEX" (ILE, Osaka University).
T. Johzaki et al., "Dependence of resistivity gradient guiding of laser-driven relativistic electron beams on laser intensity and duration", Phys. Plasmas 29, 112707 (2022).
Supported by JSPS KAKENHI Grant Number 20H01886
キロテスラ級磁場下でのレーザー電子加速の相対論電磁粒子シミュレーションの一例。収束磁場を印加することで、加速電子を磁場で捕捉してターゲット内に集束させ、物質の高効率加熱を行う。上図は入射レーザーの磁場、数は加速電子のエネルギー密度分布
An example of relativistic electro-magnetic particle simulation for laser electron acceleration under kilo-Tesla-class magnetic field. To aim the material effective heating, the converging magnetic field is used. The acceleretaed relativistic electrons are trapped by the magnetic field and focused to the a heating region. The upper panel shows the laser magnetic field, and the lower one shows the energy density of accelerated electron.