2019 Fiscal Year Annual Research Report
Research on Advanced Alumina Reduction Technology for Lunar Resources Utilization
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17K18935
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小紫 公也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90242825)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / エネルギー全般 / レーザー / プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
月面にて豊富に存在する酸化アルミニウムを還元し、建設資材として利用可能なアルミニウムと生命活動に不可欠な酸素に分離することを想定し、従来の炭素等の還元物質を用いる精錬手法とは異なり、地球から還元剤を供給する必要が無く、レーザーエネルギーのみを利用する還元法を開発することを目的としている。そのため、申請者らはレーザーアブレーションの利用を提案しており、本研究では特にアブレーション量を最大化することを目標とする。
「酸化アルミニウムロッドの予加熱」と「レーザースポットサイズの最適化」を実施し、アブレーション速度とモル還元率の両方を向上させることに成功した。まずコイルヒーターを用いて酸化アルミニウムロッドを1500 Kから2300 Kに予加熱し、1気圧のアルゴン雰囲気中でレーザーアブレーションを行ったところ、ガス温度は4100 Kに上昇した。これは、アルミナの過熱限界温度であると予想され、モル還元率は32％に増加したと見積もられた。これは、予加熱なしで得られた還元率より2.6倍高い値であった。
次に、レーザースポットサイズの最適化を行ったところ、単位面積あたりのアブレーション速度は、レーザー強度と占有率（レーザースポットと酸化アルミニウムロッドの面積比）とともに増加し、2キロワットレーザー出力に対して最適な条件で毎秒45.2ミリグラムのアブレーション速度を得た。この条件で、投入エネルギーの内、還元反応に消費される割合は75％に達すると見積もられた。
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Research Products
(6 results)
