アルカリ金属シードを用いない高効率MHD発電の実証実験

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450109
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 原田 信弘 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80134849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 入澤 壽逸 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (10016537) ; 八井 浄 極限エネルギー密度工学研究センター, 教授 (80029454)
• Keywords: MHD発電 / 高効率直接発電 / クローズドサイクルMHD発電 / 電磁流体力学 / 非平衡プラズマ / 混合希ガス作動気体 / キセノンシード / 衝撃波管実験

Research Abstract

平成11年度にはまず長岡技術科学大学に設置されている衝撃波管MHD発電実験装置を本研究に適するよう再組み立てと改装を行った。テストセクションとして申請したファラデー形測定流路を設計・製作・設置した。現象が短時間で終わるので,計測にはパーソナルコンピュータ制御による多チャネル計測システムを用い,実験装置の基本的な特性の測定評価を行った。同時にどのようなパラメータ範囲での実験が可能かを明らかにして発電実験への指針とする。種々の試験気体(空気,窒素,ヘリウム,アルゴン,キセノンなど)を選び,初期条件としての圧力や温度などのパラメータをいろいろ変化させ,実験条件の最適化を行った。これらと平行して,まず実験装置の特性を把握するために数値計算を行った。衝撃波という強い非連続面を有する流体力学の数値解析法として,種々の方法を比較検討した結果,Monotone法を取り入れたCIP法による数値解法が最も適していることがわかった。さらにこの手法により衝撃波管実験装置の運転の可能性を検討し,高圧部と低圧部の圧力比を適当に調整することにより,衝撃波管後端で数気圧,数千度から1万度のプラズマを発生できることを確認した。今後は,実験結果の比較検討を行い,この結果を平成12年度で作成するMHD発電機の設計・製作に反映させる。これら結果は,国内外の研究集会や研究打合せで討論,ディスカッションを行い,研究の評価と次年度以降の研究方針に反映させることができた。
平成12年度には,衝撃波管実験装置の基本動作特性の測定と数値解析との比較検討,光学的な計測法の導入および発電機の設計・製作・設置を行う。また,磁界の印加準備を行い,発電実験の基礎を固める。