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2016 Fiscal Year Annual Research Report

シードフリー環境適合型クリーンMHD発電機の実用化に向けた基盤研究

Research Project

Project/Area Number 15J09433
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

田中 学  東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
KeywordsMHD発電 / シードフリー / 環境適合型
Outline of Annual Research Achievements

本研究の二年度目となる本年度はさらなる動作温度の低減による連続運転が可能なシードフリーMHD発電の実現を目指して,高周波電磁界による作動流体の予備電離のプラズマ流体挙動の検討と,予備電離に必要とされる電力と発電出力のバランスの検討を行った。
高周波電磁界による作動流体の予備電離は,連続運転が可能な2500K程度の作動流体中の電子の温度のみを高周波電磁界により増加させで作動流体を電離させるものであり,作動流体の温度は2500K程度のままであることから連続運転が可能となる。このとき高周波電磁界を作動流体に印加する方法には様々あるが,本研究では従来のシードプラズマ方式でも採用されていた誘導コイルによる高周波電磁界の印加について,シードフリーMHD発電の適用の検討を行った。この検討は実験並びに数値解析の2つの方法で平行して行うことにより,実験による実現象の解明と,数値解析による実験では計測の難しいパラメータを含めた詳細な現象の考察に取り組んだ。その結果,予備電離希ガスプラズマMHD発電における予備電離において低定格電圧の電源によりH-mode放電を実現する上ではコイル幅は狭く設計されるべきであることがわかり,予備電離を亜音速流中と超音速流中のいずれで行うかについては境界層の影響に伴うプラズマの生成位置ならびに力率や斜め衝撃波の影響を考慮すべきであることが示された。
ディスク形状ホール形発電機による連続運転が可能なシードフリーMHD発電において必要とされる予備電離電力と発電出力のバランスの数値的検討から,予備電離希ガスプラズマMHD発電においてノズルによる自励的ジュール加熱による電離度増幅を加えることで低い予備電離電力で高い発電性能(E.E.=25%,I.E.=65%)が実現できることが示された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Performance of a Seed-Free Disk Magnetohydrodynamic Generator With Self-Excited Joule Heating in the Nozzle2017

    • Author(s)
      M.Tanaka,Y.Okuno
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Science

      Volume: 45 Pages: 454,460

    • DOI

      10.1109/TPS.2017.2654514

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] High-temperature Inert Gas Plasma Faraday-type Magnetohydrodynamic Generator with Various Working Gases2016

    • Author(s)
      M.Tanaka,Y.Okuno
    • Journal Title

      Journal of Propulsion and Power

      Volume: 32 Pages: 1009,1014

    • DOI

      10.2514/1.B35992

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Experiment of High-Temperature Xenon Plasma Magnetohydrodynamic Power Generation2016

    • Author(s)
      M. Tanaka, Y. Aoki, L. Zhao, and Y. Okuno
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Science

      Volume: 44 Pages: 1241,1246

    • DOI

      10.1109/TPS.2016.2565600

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 高エンタルピー抽出高温希ガスプラズマMHD発電機の数値的検討2016

    • Author(s)
      卓 新民,田中 学,奥野喜裕
    • Journal Title

      電気学会論文誌B

      Volume: 136 Pages: 779,784

    • DOI

      10.1541/ieejpes.136.779

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 実験規模予備電離希ガスプラズマディスク形MHD発電機の発電特性解析2017

    • Author(s)
      白坂友樹 鶴岡美緒 田中学 奥野喜裕
    • Organizer
      平成28年度電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] 予備電離希ガスプラズマMHD発電の実験的基礎検討2017

    • Author(s)
      生田彰成 一橋友介 敷島佳奈 田中学 奥野喜裕
    • Organizer
      平成28年度電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] シードフリーMHD 発電に向けた高周波電磁界による予備電離の実験的検討2016

    • Author(s)
      一橋友介, 田中 学,奥野喜裕
    • Organizer
      新エネルギー・環境研究会
    • Place of Presentation
      茨城
    • Year and Date
      2016-11-11 – 2016-11-11
  • [Presentation] シードフリーファラデー形MHD 発電機の発電特性の数値解析2016

    • Author(s)
      鶴岡美緒, 田中 学,奥野喜裕
    • Organizer
      新エネルギー・環境研究会
    • Place of Presentation
      茨城
    • Year and Date
      2016-11-11 – 2016-11-11
  • [Presentation] 絞り付きパルスレーザ駆動MHD 発電機の発電特性2016

    • Author(s)
      関口寛敏, 田中 学,奥野喜裕
    • Organizer
      新エネルギー・環境研究会
    • Place of Presentation
      茨城
    • Year and Date
      2016-11-11 – 2016-11-11
  • [Presentation] Study of Seed-Free Pure Inert Gas Plasma MHD Electrical Power Generation2016

    • Author(s)
      M.Tanaka, Y.Okuno
    • Organizer
      13th International Conference on Flow Dynamics
    • Place of Presentation
      Sendai
    • Year and Date
      2016-10-10 – 2016-10-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fundamental Studies of Radio-Frequency Preionization for Frozen Inert Gas Plasma Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation2016

    • Author(s)
      M. Tanaka, Y. Hitotsubashi and Y. Okuno
    • Organizer
      14th International Energy Conversion Engineering Conference
    • Place of Presentation
      Salt Lake City
    • Year and Date
      2016-07-10 – 2016-07-12
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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