揮発性媒質中での線爆発により発生させたミリ秒パルス高圧力と物質応答

• Project/Area Number: 09875157
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 都賀谷 素宏 大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (70112026)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1997: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: パルス圧力発生装置 / 線爆発 / 水の状態方程式 / 超臨界水

Research Abstract

本装置の圧力発生原理は、多量の水を含ませた寒天(もしくは高分子ゲル)をパイプに充填し、内部に線爆発材として線状グラファイトをもつ管状の爆発セルユニットを1個もしくは、同心円上に複数個をピストンシリンダー装置の圧力媒体中に設置し、コンデンサーの放電によって、グラファイトを加熱し、そのエネルギーで寒天に含まれた水を4000〜5000K以上の超臨海の高温・高圧水にする時、水の状態方程式から見積もられる5〜10GPa以上の爆発力によって、ピストンシリンダー内の拘束された空間に充填された圧力媒体の圧力を上昇させるところにある。以下に装置設計とその試験結果を報告する。
1装置の設計:ピストンシリンダーを基本とするが、パルス高圧力によるシリンダーの破壊が定常的に起るため、シリンダーの部材・形状およびそのサイズなどを検討し、消耗品として着脱可能なセラミック製のシリンダーを使うようにした。
2爆発セルユニットの設計:線爆発させる線状グラファイトに投入されたエネルギーで効率よく寒天に含まれた水を加熱するため、グラファイト、アルミニュウムやMgOのパウダーをその寒天に混合し、最適混合条件を見出した。
3発生圧力の測定:マンガニンゲージの抵抗の圧力変化から見積もった。一方、ピストンに設けたサファイア窓を利用したルビー蛍光圧力測定法は、現在、完成していない。
4試料の加熱:上記で得た、発生圧力-時間プロファイルを基に試料温度を圧力と独立に制御するため、電源にパワートランジスタ制御機能付バッテリ-バンクを使用した。
現在、本装置で約5GPa以上の圧力を発生できているが、さらに高いパルス圧力を安定に発生するためには、シリンダー強度の改良が必要である。一方、本研究目的の一つのパルス高圧力に対する物質応答(相転移など)を検知するため体積変化測定を試みている。