JPS58195183A - レ−ザ核融合燃料タ−ゲツト監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ核融合燃料ターゲット監視装置に関する
。

レーザ装置によって、少なくとも１組の互いに向合った
対向配置レーザビームを形成し、これをターゲットチェ
ンバに密閉した燃料ターゲットに照射することによって
この燃料ターゲットに核融合反応を発生せしめる核融合
反応装置はよく知られている。

このような核融合反応においては、燃料ターゲットはタ
ーゲットチェンバ内の予め特定した位置にターゲット設
定装置によってセットされ、前記対向配置レーザビーム
の接合点においてレーザビームのエネルギーが効果的に
印加されレーザ核融合反応を発生するようＫなっている
。この場合、もし燃料ターゲットが予め設定されるべき
位置からずれているか、あるいはまた破損等により燃料
ターゲットがない状態で対向配置ビームを照射すると、
対向配置レーザビームは互いＫそのまま直進し光路系を
介して互いに対向するレーザに進入し急速にエネルギー
を増幅し、この九め逐にはレーザ装置を破壊するに到ら
しめる。従って何勢かの方法で燃料ターゲットが予め設
定された所定の位置にあることを確認したうえでレーザ
ビームを発生するために燃料ターゲット監視装置が必要
となる。

従来の仁の樵の核融合反応装置には、燃料ターゲットが
所定の位置に設定□されていないために発生ずるレーザ
装置の破壊尋を防止する手段としてアイソレータをレー
ザ装置の出力側、および多段のレーザ増幅回路岬に必要
数介在させている。

このアイソレータはよく知られているようにル−ザビー
ムに強力な磁場を与えレーザビームに磁気偏光を起させ
、レーザビームの偏光状態９位相および強度等を変化さ
せるいわゆるファラデー効果を利用するものであり、反
磁性または常磁性の透明な７アラデイ素子を電磁石等に
よって発生させた磁界に置き、レーザビームをこのノア
２デイ素子を通過させることＫよって偏光状態を変える
方法が通常とられている。

このようにしてアイソレータを介してレーザビームを偏
光させることＫより、レーザ装置から出力するレーザビ
ームと、対向ビームもしくは出力レーザビームの反射波
との不要なエネルギー合成蓄積あるいは光共振等を避け
、燃料ターゲットが所定の位置に設定されてないために
生ずるレーザ装置の破壊等を防止している。

１゜ しかしながら、：１このようなアイソレータは、し■、
。

一ザビ、−ムのエネルギーレベルが増大するに従って、
ファラデー素子に与えるべき磁場の強さを大　　　　　
　＼きくしなければならず、レーザ核融合反応装置の如
く、目的上強大なエネルギーレベルを持っレーザビーム
を偏光させるためにはこれに対応して極めて大！！！！
（！ｌ？磁石の励磁コイルに数１０００アンペア以上の
大電流を印加して発生する磁場を必要とする。従ってア
イソレータの構造９重量も極めて大きくなり、このため
レーザ核融合反応装置の構成も複雑となりまたファラデ
ー素子も含め価格も高価となり、さらに大電流を使用す
るため冷却システムを備えねばならない場合も多いとい
った様様な欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、燃料ターゲット
をターゲット照明回路で照明し、その反射および透過党
勢を光検知器で検知して燃料ターゲットが所定の位置に
ないとき、あるいは燃料ターゲットが欠落しているよう
なときＫはレーザ装置によるレーザ発振を抑止するとい
う簡単な手段を備えることにより、大規模なアイソレー
タを使用する必要がなく、従ってレーザ核融合反応装置
の構成本簡単になり、コストの低減が図れ、冷却システ
ム等の付属設備本不要となり、かつ操作容易なレーザ核
融合燃料ターゲット監視装置を提供することＫある。

本発明の装置は、レーザ装置により少なくとも一組の対
向配置のレーザビームを形成して燃料ターゲットを照射
し核融合反応を発生させるレーザ核融合反応装置の前記
燃料ターゲット監視装置において、予め特定した設定位
置にある前記燃料ターゲットを照明するターゲット照明
回路と、このターゲット照明回路によって照明される前
記燃料ターゲットを検知してターゲット検知信号として
出力するターゲット検知回路と、このターゲット検知回
路の出力するターゲット検知信号の有無を判別しこれを
ターゲット判別信号として出力するターゲット判別回路
と、前記レーザ装置による前記対向配置レーザビームの
出力のオン・オフを指令するレーザファイヤ指令回路と
、前記ターゲット判別信号を入力し予め内蔵するプログ
ラムの制御のもとＫこのターゲット判別信号の内容に対
応して前記レーザ７アイヤ指令回路から出力するレーザ
７アイヤ指令信号を変更して前記対向配置レーザビーム
の出力のオン・オフを制御せしめるし−ザ制御回路とを
備えて成る。

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

レーザ装置１によって発振、出力する所望の周波数およ
びエネルギレベルを４１−）たレーザビーム１０１は、
レーザ反射鏡２Ａ　、２Ｂによって所定の反射を行った
彼１球形のターゲットチェンバ３のレーザ窓３１を介し
て集光レンズ４に垂直に入射し、集光レンズ４によって
所定の屈折を受けて燃料ターゲット５に集光される。

燃料ターゲット５は、ターゲットチェンバ３に設けたタ
ーゲット設定装置６の有するサーボ回路咎を利用した位
置設定機構によりターゲットチェンバ３内の予め設定し
た位置にその先端部をセラ、１１ １−ＬｌｅＲｚ−＆ｙ　）ｆｆｌ”’：、、、：、□ｌ
１１．１１°゛０先端８７７付けられ、この燃料ターゲ
ットの位置はターゲット設定装置６により自由に設定す
ることが出来るようになっている。

燃料ターゲット５はまた、レーザ装置ｌおよびレーザ反
射鏡２Ａ、２Ｂと同じ構成の対向レーザ装置１（１５Ｕ
示せず）Ｋより発生したレーザビーム１０１’をレーザ
窓３１′および集光レンズ４′を介して受光し、このよ
うな対向配置のレーザビーム１０１と１０１’とにより
エネルギーを与えられっつこれを蓄積し、この蓄積エネ
ルギーが特定のレベルに達すると、内包する重水素もし
くは三重水素原子核部による核融合反応が発生し、との
核融合反応においては極めて大きい熱エネルギーを体め
て短時間に発生する。

本実施例においてれ対向配置レーザビームは一組として
いるが、複数の対向配置レーザビームの組によって燃料
ターゲット５を照射する構成とすることも勿論可能であ
る。

以上は燃料ターゲＩｙ　トｓが予め設定された所定、、
：：□１ の位置にある場合について述べたが、燃料ターゲット５
は通常１■もしくくけたかだか数■という大きさの球形
で比較的小さいものであるうえ、ター　　　　　　　１
ゲツト設定装置６による位置設定誤差も生ずる可能性が
あり、あるいはまた核融合反応の高熱エネルギー等によ
る破損勢も含め、予め設定された所定の位置からずれて
セットされているか、もしくは全く存在してない場合も
生ずることが起り得る。

このような場合には、対向配置のレーザビーム１０１お
よび１０１’が燃料ターゲット５に照射されることなく
、そのまま互いに対向レーザ装置に送出され、または互
に反射して戻るといった状態となり、これらはいずれも
出力レーザビームと合成されて急速にエネルギーを蓄積
しつつ増勢し、このため逐にはレーザ装置の電力増幅段
もしくはその他の関連回路等を破損せしめるに到る。

このような問題に対処するため、通常のレーザ核融合反
応装置にあっては前述したようにレーザ装置の電力増幅
段もしくは出力攻勢Ｋ１１ｔｉ、個のアイソレータを配
置し、レーザビームに磁気偏光を与えて出力レーザビー
ムと、反射もしくは他の対向ビームの直接入力とのエネ
ルギー合成を避けているが、このアイソレータは、通常
数１０００アンペア、あるいはそれ以上の大電流を印加
したコイルを利用する電磁石回路によって作られる磁鳩
に７アラデー素子を置き、このファラデー素子に偏光す
べきレーザビームを透過させるという方法がとられてお
るため、アイソレータ自体極めて大型の構造となり、し
か龜とのようなアイソレータをレーザ装置の出力側、あ
るいはレーザエネルギ増幅のため、通常多段構成のレー
ザ電力増幅回路のうちの所望の特定段間等に検数個配置
しておるのでレーザ装置の構成もこれに対応し極めて大
型かつ桧雑なものとなるうえ、アイソレータ自体のコス
トも高く、またアイソレータの規模によっては大電流に
よる温度上昇抑止のための冷却装置も会費とするといっ
た、様様な問題が発生する。

そこで本実施においては次のようにしてこの問題を解決
している。予め設定した特定の位置にある燃料ターゲッ
ト５を照明するレーザパルスＬを投光するターゲット照
明回路７により燃料ターゲット５を照明すると、レーザ
パルスＬは燃料ターゲット５により反射と透過を受ける
。この反射および透過光はターゲット照明回路７と対向
Ｌ７て配置されたターゲット検知回路８の内蔵するフォ
トトランジスタで検知され、さらにパルス形成回路によ
って所定のレベルおよびパルス幅のターゲット検知信号
８０１としてターゲット判別回路９に送出される。

ターゲット判別回路９は積分回路、シ、ンットトリガ回
路および論理ゲート回路醇を有し、入力するターゲット
検知信号を次次に積分し、シュミ、トトリガ回路に入力
する。シュミットトリガ回路は、この入力が予め設定し
たスレシホールドレベルを越えるときトリガ動作によっ
て所定のパルスを出力してこれを論理ゲート回路に送出
し、これによりターゲット判別信号９０１を出力しレー
ザ制御＠ｌ錘藪送出する。

このようなターゲット判別回路９の動作によって、予め
特定した複数個のターゲット検知信号８０１の入力があ
るときあみターゲット判別回路９からターゲット判別傅
）が出力することとなり、燃料ターゲット５が所定の設
定位置にあるときには確実にターゲット判別信号管出力
させ、逆に燃料ターゲット５が所定の設定位置にないか
、もしる。

レーザ制御部ｉｏはターゲット判別信号９０１を入力す
ると、予め内蔵するプログラムの制御の本とにこれを所
定のデジタル量に変換し出力レジスタ郷からパスライン
１００１を介してレーザファイヤ指令制御信号としてレ
ーザファイヤ指令回路１１に送出する。

レーザ７アイヤ指鳴回路１１は、レーザ制御部の内蔵す
るプログラムの制御のもとに、入力するレーザ７アイヤ
指令制御信号をＲＡＭに入力し、読出し、デコーダ等を
介してフリップ−フロップ回路に入力し、レーザ７アイ
ヤ指令制御信号の入力の有無に対応１て２値の論理値ゝ
１“レベルおよび加〃レペク、のレーザファイヤ指令１
１０１を出力する。　　　　ル レーザ装置１はこのようにして送出された２値　　　　
　＼の論理値ゝ１“もしくは１０″レベルのレーザファ
イヤ指令信号を受けると、入力論理ゲート回路に入力し
、この出力を制御パルスとしてレーザ装置１のレーザ発
振用の電源をオン−オフ制御する励起電源制御回路を制
御し、レーザファイヤ指令信号１１０１が論理値ゝ１”
レベルのとき、すなわちターゲット検知回路８がターゲ
ット−検知信号８０１を出力するときはレーザ装置ｌの
レーザ発振を開始してレーザビームを出力せしめ、レー
ザ７アイヤ指令信号１１０１の入力が１０”レベルのと
き、すなわち、ターゲット検知信号８０１が出力されな
いときにはレーザ装置１のレーザ発振をオフとしてレー
ザ発振を抑止するように制御して、燃料ターゲットが所
定の設定位置から離隔しているか、もしくは破損等によ
る欠Ｗｒ状態のまま対向配置のレーザビームが出力して
レーザ装置１を破損することを防止する。

本発明は、対向配置のレーザビームによってレーザ核融
合反応を行う場合、燃料ターゲットが所定の設定位置に
セットされないままレーザビームを出力するため起るレ
ーザ装置の破損を事前に抑止するため％照明用光源で燃
料ターゲットを照明し、この反射光等を光検知器で検知
して燃料ターゲットが所定の設定位置にあるときのみ対
向配置のレーザビームを出力せしめる点を基本的特徴と
するものであり、本実施例の変形本種種考えられる。

たとえは、ターゲット照明回路７は、本実施例ではレー
ザパルスを利用しているが、これは通常光源によるパル
ス照明としても差支えなく、またいずれも連続投光で利
用してもよい。

また、ターゲット検知回路８のセンサをフォトダイオー
ド等に変えてもよいことは明らかで、さらにターゲット
判別回路９．レーザ７アイヤ指令埒回路１１は、これら
をレーザ制御部１０と組合せて一体構造として同じ機能
を持たせることなど屯容易に実施出来るものである。

なお、本実施例においては１組の対向配置レーザビーム
によるレーザ核融合反応装置の場合を例としてとりあげ
ているが、複数め組の対向配置レーザビームの場合につ
いても全く同様に実施出来ることは明らかで、以上はす
べて本発明の主旨を損うことなく容易に実施し得る。

以上説明したように本発明によれば、対向配置レーザビ
ームによって燃料ターゲットを照射しレーザ核融合反応
を起させる場合、燃料ターゲットを照明用光源で照射し
、その反射および透過光等を光検知器で検知して燃料タ
ーゲットが所定の位置にないとき、あるいは燃料ターゲ
ットが欠落しているようなときにはレーザ装置によるレ
ーザ発振を抑止するという簡単な手段を備えることＫよ
り、大規模なアイソレータを使用する必要がなく、従っ
てレーザ核融合反応装置の構成も非常に簡単になるとと
もにコストの大幅な低減が図れ、冷却システム等の付帯
設備も不要で、極めて操作および保守が容易でかつ迅速
に処理できるレーザ核融合燃料ターゲット監視装置が実
現できるという効果がある。　　　　　　　　、、。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプロ、り図である。 １・・・・・・レーザ装置、２Ａ、２Ｂ・・・・・・レ
ーザ反射鏡、３・・・・・・ターゲットチェンバ、４．
４’・・・・・・集光レンズ、５・・・・・・燃料ター
ゲット、６・・・・・・ターゲット設定装置、７・・・
・・・ターゲット照明回路、８２００．．２タ一ゲツト
検知回路、９・・・・・・ターゲット判別回路、１０・
・・・・・レーザ制御回路、１１・・・・・・レーザ７
アイヤ指令回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ装置により少なくとも一組の対向配置レーザビー
   ムを形成して燃料ターゲットを照射し核融合反応を発生
   させるレーザ核融合反応装置の前記燃料ターゲット監視
   装置において、予め特定した設定位置にあゐ前記燃料タ
   ーゲ、ａ回路と、このターゲット照明回路によって照明
   される前記燃料ターゲットを検知してターゲット検知信
   号として出力するターゲット検知回路と、このターゲッ
   ト検知回路の出力するターゲット検知信号の有無を判別
   しこれをターゲット判別信号として出力するターゲット
   判別回路と、前記レーザ装置による前記対向配置レーザ
   ビームの出力のオン・オフを指令するレーザファイヤ指
   令信号を出力するレーザファイヤ指令回路と、前記ター
   ゲット判別信号を入力し予め内蔵するプログラムの制御
   のもとにこのターゲット判別信号の内容に対応して前記
   レーザ７アイヤ指令回路から出力するレーザ７アイヤ指
   令信号を変更して前記対向配置レーザビームの出力のオ
   ン・オフを制御せしめるレーザ制御回路とを備えて成る
   ことを物像とするレーザ核融合燃料ターゲット監視装置
   。