This paper reports an experimental investigation of a scheme to produce an intense, pulsed, point-like, and quasi-monoenergy neutron source. In this scheme, the inner wall of a deuterated plastic spherical cavity is mono-directionally irradiated by a 2.4 kJ laser beam through an open-tip gold cone inserted into the cavity. The whole inner wall of the cavity is illuminated by laser light owing to multiple laser reflections, and the laser-ablated plasma stagnates near the center of the cavity, at which a several keV hot spot is generated. Thermonuclear and beam D-D fusion reactions occur in the hot spot. We have demonstrated the neutron yield exceeding 107 neutrons per pulse from a <100 μm diameter hot spot with the deuterated plastic cavity and mono-directional GEKKO-XII laser irradiation.
References
1.
K.
Yoshii
, Y.
Ikeda
, S.
Fujine
, M.
Nakazawa
, H.
Kobayashi
, K.
Ohkubo
, K.
Yoneda
, A.
Tsuruno
, Y.
Horiguchi
, T.
Matsumoto
, O.
Aizawa
, T.
Niwa
, T.
Tsuruta
, G.
Matsumoto
, K.
Furuta
, K.
Kanda
, and K.
Miya
, J. At. Energy Soc. Jpn.
32
, 611
(1990
).2.
O. A.
Hurricane
, D. A.
Callahan
, D. T.
Casey
, P. M.
Celliers
, C.
Cerjan
, E. L.
Dewald
, T. R.
Dittrich
, T.
Dppner
, D. E.
Hinkel
, L. F. B.
Hopkins
, J. L.
Kline
, S. L.
Pape
, T.
Ma
, A. G.
MacPhee
, J. L.
Milovich
, A.
Pak
, H.-S.
Park
, P. K.
Patel
, B. A.
Remington
, J. D.
Salmonson
, P. T.
Springer
, and R.
Tommasini
, Nature
506
, 343
(2014
).3.
E. S.
Dodd
, J. F.
Benage
, G. A.
Kyrala
, D. C.
Wilson
, F. J.
Wysocki
, W.
Seka
, V. Yu.
Glebov
, C.
Stoeckl
, and J. A.
Frenje
, Phys. Plasmas
19
, 042703
(2012
).4.
M.
Roth
, D.
Jung
, K.
Falk
, N.
Guler
, O.
Deppert
, M.
Devlin
, A.
Favalli
, J.
Fernandez
, D.
Gautier
, M.
Geissel
, R.
Haight
, C. E.
Hamilton
, B. M.
Hegelich
, R. P.
Johnson
, F.
Merrill
, G.
Schaumann
, K.
Schoenberg
, M.
Schollmeier
, T.
Shimada
, T.
Taddeucci
, J. L.
Tybo
, F.
Wagner
, S. A.
Wender
, C. H.
Wilde
, and G. A.
Wurden
, Phys. Rev. Lett.
110
, 044802
(2013
).5.
D. P.
Higginson
, J. M.
McNaney
, D. C.
Swift
, G. M.
Petrov
, J.
Davis
, J. A.
Frenje
, L. C.
Jarrott
, R.
Kodama
, K. L.
Lancaster
, A. J.
Mackinnon
, H.
Nakamura
, P. K.
Patel
, G.
Tynan
, and F. N.
Beg
, Phys. Plasmas
18
, 100703
(2011
).6.
C. M.
Brenner
, S. R.
Mirfayzi
, D. R.
Rusby
, C.
Armstrong
, A.
Alejo
, L. A.
Wilson
, R.
Clarke
, H.
Ahmed
, N. M. H.
Butler
, D.
Haddock
, A.
Higginson
, A.
McClymont
, C.
Murphy
, M.
Notley
, P.
Oliver
, R.
Allott
, C.
Hernandez-Gomez
, S.
Kar
, P.
McKenna
, and D.
Neely
, Plasma Phys. Controlled Fusion
58
, 014039
(2016
).7.
S.
Kar
, A.
Green
, H.
Ahmed
, A.
Alejo
, A. P. L.
Robinson
, M.
Cerchez
, R.
Clarke
, D.
Doria
, S.
Dorkings
, J.
Fernandez
, S. R.
Mirfayzi
, P.
McKenna
, K.
Naughton
, D.
Neely
, P.
Norreys
, C.
Peth
, H.
Powell
, J. A.
Ruiz
, J.
Swain
, O.
Willi
, and M.
Borghesi
, New J. Phys.
18
, 053002
(2016
).8.
I.
Pomerantz
, E.
McCary
, A. R.
Meadows
, A.
Arefiev
, A. C.
Bernstein
, C.
Chester
, J.
Cortez
, M. E.
Donovan
, G.
Dyer
, E. W.
Gaul
, D.
Hamilton
, D.
Kuk
, A. C.
Lestrade
, C.
Wang
, T.
Ditmire
, and B. M.
Hegelich
, Phys. Rev. Lett.
113
, 184801
(2014
).9.
N.
Guler
, P.
Volegov
, A.
Favalli
, F.
Merrill
, K.
Falk
, D.
Jung
, J.
Tybo
, C.
Wilde
, S.
Croft
, C.
Danly
, O.
Deppert
, M.
Devlin
, J.
Fernandez
, D. C.
Gautier
, M.
Geissel
, R.
Haight
, C. E.
Hamilton
, B. M.
Hegelich
, D.
Henzlova
, R. P.
Johnson
, G.
Schaumann
, K.
Schoenberg
, M.
Schollmeier
, T.
Shimada
, M. T.
Swinhoe
, T.
Taddeucci
, S. A.
Wender
, G. A.
Wurden
, and M.
Roth
, J. Appl. Phys.
120
, 154901
(2016
).10.
H.
Daido
, M.
Yamanaka
, K.
Mirna
, K.
Nishihara
, S.
Nakai
, Y.
Kitagawa
, E.
Miura
, and C.
Yamanaka
, Appl. Phys. Lett.
51
, 2195
(1987
).11.
T.
Atzeni
and J.
Meyer-ter-vehn
, The Physics of Inertial Fusion
(Oxford Science Publications
, 2004
).12.
H.
Takabe
, M.
Yamanaka
, K.
Mima
, C.
Yamanaka
, H.
Azechi
, N.
Miyanaga
, M.
Nakatsuka
, T.
Jitsuno
, T.
Norimatsu
, M.
Takagi
, H.
Nishimura
, M.
Nakai
, T.
Yabe
, T.
Sasaki
, K.
Yoshida
, K.
Nishihara
, Y.
Kato
, Y.
Izawa
, T.
Yamanaka
, and S.
Nakai
, Phys. Fluids
31
, 2884
(1988
).13.
C.
Yamanaka
, Y.
Kato
, Y.
Izawa
, K.
Yoshida
, T.
Yamanaka
, T.
Sakaki
, M.
Nakatsuka
, T.
Mochizuki
, J.
Kuroda
, and S.
Nakai
, J. Quantum Electron.
17
, 1639
(1981
).14.
T.
Yanagawa
, H.
Sakagami
, A.
Sunahara
, and H.
Nagatomo
, Laser Part. Beams
33
, 367
(2015
).15.
H.-K.
Chung
, M. H.
Chen
, W. L.
Morgan
, Y.
Ralchenko
, and R. W.
Lee
, High Energy Density Phys.
1
, 3
(2005
).16.
T.
Nagai
, Y.
Ioka
, A.
Hasegawa
, K.
Wada
, S.
Takaoku
, M.
Takata
, K.
Noritake
, Y.
Minami
, K.
Watanabe
, K.
Yamanoi
, Y.
Arikawa
, H.
Hosoda
, H.
Nakamura
, T.
Watari
, M.
Cadatal-Raduban
, M.
Koga
, T.
Shimizu
, N.
Sarukura
, H.
Shiraga
, M.
Nakai
, T.
Norimatsu
, and H.
Azechi
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
50
, 080208
(2011
).17.
The energy spectrum of hard X-rays was measured by a Bremsstrahlung X-ray spectrometer using K-edge and differential filters and image plate (IP) dosimeters. The spectrometer consists of 12 filters made of Al, Ti, Fe, Cu, Mo, Ag, Sn, and Ta and four different thickness Pbs. The IPs and filters are stacked alternately along the x-ray path. Each IP dosimeter has different spectral sensitivities from the others. The experimental IP signals agree well with the calculation with the assumption that the x-ray has an exponential energy spectrum with a slope temperature of 60 keV.
© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.
