2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K05822
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
菅野 望 名城大学, 理工学部, 准教授 (40529046)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 反応素過程 / 反応モデル / 推進薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工衛星の姿勢制御用スラスタ燃料の一つとして知られる非対称ジメチルヒドラジン(UDMH, (CH3)2NNH2)の熱解離素過程を量子化学計算により探索した．得られた結果を基にRRKM理論，支配方程式解析による反応経路毎の速度定数の理論計算を行ったところ，主反応経路はN-N結合, N-C結合が単純解離しCH3NCH3 + NH2, CH3NNH2 + CH3が生成する経路であることが明らかになった．この結果はモノメチルヒドラジン(MMH, CH3NHNH2)と同じ傾向であった．
UDMHの熱分解反応機構における主要後続反応と考えられるUDMH + CH3, UDMH + NH2, UDMH + H反応について，量子化学計算と遷移状態理論により反応速度定数の理論計算を行った．本課題で得られた速度パラメータと，MMH，ジメチルアミン (NH(CH3)2)熱分解反応モデルを組み合わせ，UDMH熱分解反応モデルを新たに構築した．
構築した反応モデルと既往の流通式反応器，衝撃波管による実験結果（温度750-1400 K, 濃度0.09-5%）を比較した．本モデルは総括熱分解反応速度定数の絶対値を一桁程度過小評価するが，速度定数の温度依存，UDMH濃度依存について実験値を良く再現することが明らかとなった．本モデルの反応解析により低温，高濃度条件において主にUDMH + CH3反応により総括のUDMH消費速度が促進されることが明らかとなった．
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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
UDMHの熱分解反応機構に関して，既往の実験結果を定性的に再現するモデルを構築することができた．構築したモデルにより総括のUDMH消費速度に対するUDMHの初期濃度が反応経路に与える影響を明らかにし，既往の異なる装置，条件による実験報告の差異の要因を解明した．
上記のように，本課題は当初の計画に従いおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒドラジン系推進薬の代替燃料の候補であるアミン系燃料として，テトラメチルメチレンジアミン((CH3)2NCH2N(CH3)2)の熱分解経路の理論検討を行う．ヒドラジン系推進薬からの類推では主にC-N結合解離が主経路であると考えられるが，末端CH3基のC-N結合と中央のCH2基のC-N結合が存在するため，それぞれの反応経路について注意深く検討を進める．
UDMH反応モデルについても後続反応の検討による精度向上やNTOとの自燃性着火機構への拡張を行う．
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| Causes of Carryover |
購入した計算機（特注品）の構成機器の価格変動による．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
計算機のメモリや記録メディア（HDD, SSD等）の拡充に用いる．
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