2015 Fiscal Year Research-status Report
レーザープラズマ風洞を用いた革新的アルミナ還元技術
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26630439
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小紫 公也 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90242825)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エネルギー / レーザー / 金属還元 / アブレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザープラズマを介して熱を与えるとエネルギー損失が大きく、アルミを多量に還元することが難しいため、レーザーをアルミナ表面に直接集光し、アブレーションさせることによる還元に挑戦した。マグネシウムでは同様な試みがあるが、アルミニウムは乖離に必要な温度がより高いため難易度が高い。実験により得られた知見をまとめる。
1)アルミナロッド全体を銅製ホルダーで覆うことでロッドの破壊・飛散を防ぎ、定常的なアブレーションを行うことに成功した。アブレーション速度はレーザーパワーと共に上昇し、パワーを14 倍にすることでアブレーション速度は 12 倍に増加した。将来的にレーザーアブレーションによるアルミナの還元技術を実用化する場合、アブレーション速度は重要なファクターである。
2)レーザーパワー1.5kW と 2.0kW でアブレーション実験を行った結果、固体アルミナの大量のアブレーションは観測されたものの、そのアブレーションプルーム内にAl 原子の存在は確認できなかった。プルームガスの温度を測定した結果、5100K～5200Kで、いずれのレーザーパワーでも還元反応に要する温度 5500K に届かなかったがレーザーパワーが 500W 増加することで温度が 100K 上昇することが確認された。
3)2焦点レンズを用いてアブレーションガスをさらにレーザープラズマで加熱することを試みたが、アブレーションガスの噴出速度が速すぎて、プラズマが吹き消されてしまい、うまくいかなかった。
4)スポットとアブレーションガス噴出速度の関係、アルミナ蒸気のレーザー吸収率について定量的に検討し、将来の改善方法について議論した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
アブレーションガスの噴出圧が高いため、レーザー支持プラズマが吹き消されるという、予想していなかった事象が発生したため、これを回避するための方策を検討中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
アブレーションガスの噴出圧が高いため、レーザー支持プラズマが吹き消されるという、予想していなかった事象が発生したため、アルミナロッド表面に対するレーザー入射角および周辺ガス流の方向の関係を改良・工夫して、目標を達成したい。
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