4D計測に基づく可燃性固体の熱分解機構解明へのアプローチ
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23K03697
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
大徳 忠史 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (40452049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鶴田 俊 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (90197773)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 木質バイオマス / 高速X線CT / 熱分解 / 可視化 / 超高速X線CT / 燃焼 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では木質系バイオマスを対象にバイオマスエネルギー変換技術への貢献を目指す．熱的厚みをもつ固体であることを考慮し，熱分解により内部に温度および構造の変化を生じる条件下において，放射光X線を利用したリアルタイム超高速非破壊可視化手法を適用する．内部の構造変化のみならず組成・成分の非定常変化の評価を試み，木質系バイオマスの直接燃焼メカニズムの解明を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
木質系バイオマスを対象にバイオマスエネルギー変換技術への貢献を目指している．実用の木質バイオマスは，ある程度の大きさを持つ「熱的に厚みを持った」固体で，非定常性の強い熱分解や燃焼をする．本研究では，放射光X線を利用してリアルタイムで非破壊可視化計測することにより内部構造の変化，密度分布の変化を定量化することで，木質系バイオマスの熱分解および燃焼現象において内部の非定常変化に着目し本質的な仕組みをとらえることを目的とする．令和5年度は，SPring-8・BL20B2ビームラインで，熱分解過程にある木質系バイオマス試料のX線μCTによるリアルタイム3次元計測と重量変化の同時計測のための装置開発と実験の試行を行った．その結果，現時点で1CTスキャン当たり約8秒という，重量計測サンプリング周期1秒という高速計測を実現している．なお，木質系バイオマス試料の加熱は，ランプヒーターからの光熱直接照射による高熱流束条件での加熱方式を適用した．現在は3次元画像への再構成およびデータの解析を行っている．また，本研究では熱分解に伴い試料が変形していくため再構成により像を成さない場合があり得る．時間分解能を向上させるための予備調査を行い，次期ビームタイムで実現可否について実験を行う予定である．ラボではシュリーレンシステムを高感度に改良した．高熱流束場での木質バイオマスの熱分解ガスの挙動および熱的密度変化について令和6年度の第61回日本伝熱シンポジウムで発表予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載の年度研究実施計画を遂行することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度の実施計画がおおむね順調に遂行されているため，引き続き当初の計画通り実験室での基礎データ収集とSPring-8でのリアルタイム非破壊可視化計測を継続し，種々の条件下での計測を進め，熱分解現象を定量的に解明する．
SPring-8を利用するにあたり，高温雰囲気中での実験では，計測のため試験部自体の熱変形や温度場の均一化などの課題があり装置の改良を行う．
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
