遠赤外レーザー法による希ガスMHDプラズマの電子密度と導電率測定

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650182
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 益田 光治 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (40038097)
• Keywords: 電磁流体 / MHD / 遠赤外 / レーザー

Research Abstract

電磁流体力学発電(MHD発電)は、従来の蒸気タービン方式の火力発電と比較して高い発電効率が期待できるため、世界各国で現在積極的に開発が進められており、より規模の大きい実証用発電機の設計を行う段階に達している。その際、発電機の性能を的確に予測するためには、チャネル内プラズマの流動状態とプラズマパラメータとの関係を十分明らかにしておく必要がある。とくに、プラズマの電子密度と導電率は発電出力に直接影響を及ぼす重要なパラメータであるため、MHD発電機の実用化に当たっては発電出力とプラズマの電子密度・導電率との関係を把握しておかなければならない。本研究は、遠赤外レーザー法を実用MHD発電機のパラメータに近い希ガス衝撃波風洞MHDプラズマに適用し、発電特性を把握するうえで最も重要なパラメータである電子密度と導電率を高精度かつ高時間・空間分解能で測定する方法を開発することを目的とする。本研究において、現在までに得られた結果を以下に述べる。
(1) 衝撃波風洞は持続時間が短い(2ms)ため、直流感度がないパイロ素子を検出器にする場合にはレーザービームを高速でチョップする必要がある。そこで、高速動作が可能なチョッパーを設計・製作し、1.5kHzの時間分解能を達成するとともに、この場合に十分な出力が得られる電子回路を製作した。
(2) 遠赤外レーザー吸収法による透過率測定では、レーザービームがプラズマ中の電子により屈折され、プラズマ透過後に半径方向に広がるため、透過率を評価するためにはこのビーム広がりの効果を考慮する必要がある。そこで衝撃波風洞の圧力比を変化させて実験を行い、よどみ室およびチャネルにおけるビーム広がりの程度を系統的に明らかにした。

Research Products

• [Publications] Norimatus,Y.: "Flow Visualization of Supersonic Jet from Sootblower Nozzles" PRoc.Int.Conf.on Optical Tech.and Image Processing in Fluid, Thermal, and Combustion Flow. AB049. (1998)
• [Publications] Taro Handa: "Fine structure on shock oscillation in supersonic nozzle" Proc.4th KSME-JSME Fluids Engi.Conf.,. 445-448 (1998)
• [Publications] Hiroshi Katanoda: "Pitot impact pressure of supersonic free jets for jets for sootblower nezzles" Proc.4th KSME-JSME Fluids Engi.Conf.,. 97-100 (1998)
• [Publications] Masashi KASHITANI: "Numerical and Experimental Investigations of Supersonic Jets from Sootblower Nozzle" JSME International Journal Series B. 41・2. 375-380 (1998)