反応性プラズマ流の機能制御による環境汚染物質の浄化

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10875038
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10302225) ; 渡辺 隆行 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (40191770)
• Keywords: プラズマ流 / 化学反応 / 荷電粒子 / 分解 / 機能性 / 環境汚染物質 / 化学組成 / 制御

Research Abstract

本研究では、化学反応を伴うプラズマ流の機能性をマクロおよびミクロの両面から制御することにより地球環境汚染物質の浄化のための基盤技術を確立するために、以下につき実施し、途中成果を得た。
1. 非平衡アルゴンプラズマジェットおよび高周波誘導非平衡アルゴンプラズマに不活性ヘリウムガスと反応性窒素ガスを混入することによる磁場下での重粒子速度や温度、プラズマパラメータおよび荷電粒子の輸送係数の変化を実験的に明らかにした。特に、磁場下でのヘリウムや窒素の混合・拡散過程と化学反応の有無によるプラズマ特性の被制御性との相関をミクロな観点から明らかにし、化学反応と強く関係している機能性制御の重要性を指摘した。
2. 反応速度係数の全く異なる電離-再結合および解離-再結合が共存する非平衡高周波誘導窒素プラズマの電磁熱流動解析のための基礎式を誘導した。熱非平衡性を考慮するために二温度モデルを採用し、窒素分子、窒素原子、電子の化学種の数密度を決定するための電離および解離反応式を構成方程式として加え、多成分のモデルの提示をした。現在、スーパーコンピュータを用いて多成分モデルと二温度モデルのハイブリッド化による数値シミュレーション用プログラムコードを作成中である。特に、温度の函数である反応速度係数の取り扱いが困難であることが判明している。

Research Products

• [Publications] 西山秀哉: "高周波誘導非平衡プラズマの混合特性" 日本機械学会東北支部第34期総会講演会講演論文集. 991・1. 115-116 (1999)
• [Publications] 西山秀哉: "非平衡混合プラズマジェットの磁場制御" 日本機械学会 1999年度年次大会講演論文集. (1999)
• [Publications] 渡辺隆行: "反応性誘導結合型熱プラズマにおける低周波の効果" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集(III). 98-3. 281-282 (1998)