The application of fast pulse, high intensity lasers to drive low cost DT point neutron sources for fusion materials testing at high flux/fluence is investigated. At present, high power bench-top lasers with intensities of 1018W/cm2 are routinely employed and systems capable of ⩾ 1021 W/cm2 are becoming available. These potentially offer sufficient energy density for efficient neutron production in DT targets with dimensions of around 100 μm. Two different target concepts are analysed - a hot ion, beam-target system and an exploding pusher target system - and neutron emission rates are evaluated as a function of laser and target conditions. Compared with conventional beam-target neutron sources with steadystate liquid cooling, the driver energy here is removed by sacrificial vaporization of a small target spot. The resulting small source volumes offer the potential for a low cost, high flux source of 14 MeV neutrons at close coupled, micro (⩽ 1 mm) test specimens. In particular, it is shown that a laser driven target with ∼100 J/pulse at 100 Hz (i.e. ∼10 kW average power) and laser irradiances in the range Iλ2∼1017-1019 W μm2/cm2 could produce primary, uncollided neutron fluxes at the test specimen in the 1014-1015 n cm-2 s-2 range. While focusing on the laser-plasma interaction physics and resulting neutron production, the materials science required to validate computational damage models utilizing ⩾ 100 dpa irradiation of such specimens is also examined; this may provide a multiscale predictive capability for the behaviour of engineering scale components in fusion reactor applications.
高速パルスレーザーを用いた高強度レーザーによる、核融合材料試験のための高フラックス/高フルエンスを実現する低コストDT点中性子源の駆動について調査する。現在、10¹⁷W/cm²の強度を有する高出力ベンチトップレーザーが日常的に使用されており、10²¹W/cm²以上に対応可能なシステムも利用可能になりつつある。これらのシステムは、約100μmの寸法を有するDTターゲットにおいて効率的な中性子生成に十分なエネルギー密度を提供する可能性がある。2つの異なるターゲット概念、すなわち高温イオン・ビームターゲット方式と爆縮型ペレット方式を分析し、レーザーおよびターゲット条件の関数として中性子放出率を評価する。定常液体冷却を用いる従来のビームターゲット型中性子源と比較して、ここでは駆動エネルギーは小さなターゲットスポットの犠牲的蒸発によって除去される。結果として得られる小さな体積の線源は、密結合された微小（≤1mm）試験片に対して、低コストで高フラックスの14MeV中性子源を提供する可能性を有する。特に、約100J/パルス、100Hz（すなわち約10kWの平均出力）のレーザーと、Iλ²≈10¹⁷〜10¹⁹W·μm²/cm²の範囲のレーザー照射強度を用いることにより、試験片位置において10¹⁴〜10¹⁵n·cm⁻²·s⁻¹の範囲の一次非衝突中性子フラックスを生成できることが示される。レーザープラズマ物理とそれに伴う中性子生成に焦点を当てつつ、100dpa以上の照射に対応する計算損傷モデルの検証に必要な材料科学についても検討する。これにより、核融合炉応用における工学的規模の構成要素の挙動に対するマルチスケール予測能力が提供される可能性がある。