| 研究概要 |
高効率を維持しつつ様々な運転条件に柔軟に対応できる高性能非平衡ディスク形MHD発電機を実現するためには,発電機入口におけるプラズマ状態をそれぞれの運転条件に対して最適なものに制御する技術の開発が必要不可欠である。このような背景のもと,本研究では,非平衡ディスク形MHD発電機入口におけるプラズマ制御そのものに的を絞り,その制御に誘導結合型の高周波電磁界を利用することの有用性ならびにその制御性を実験的に明らかにすることを目的とした。
本研究では,ディスク形MHD発電機入口におけるプラズマ制御の必要性を衝撃波管駆動MHD発電実験装置を用いた発電実験ならびに数値シミュレーションから再確認するとともに,実際にディスク形MHD発電流路内に高周波誘導コイルを埋め込み,高周波電磁界を印加することで発電流路入口におけるプラズマの生成・制御を試みた。まず,気体の流れ,シード,印加磁界の存在しない静的な状態において,数100Torrの希ガス圧力の下で高周波誘導コイル近傍に円周方向に一様なプラズマが生成されること,また対向側ディスクに電気出力取り出し用電極やディスク中心部に補強用の金属が存在する場合においてもプラズマ生成が可能であることを確認した。さらに,衝撃波管駆動MHD発電実験装置にこのディスク形発電機を組み込み,シードされた高温・高圧・高速の作動気体の流れ場,印加磁界が存在する実際の発電作動条件下でプラズマの生成を試み,円周方向にほぼ一様なプラズマが生成されることを確認した。一方で,高周波電力を印加しない状態で発電実験を行った結果,非対称な電極配置をもつ本発電機は,対称な電極配置をもつ従来の発電機と同等な発電性能を有することが判明し,本方式の妥当性を確認した。
本研究は当初の計画通り遂行され,その成果により,次ステップとして計画している「高周波プラズマ制御によるディスク形MHD発電機の高性能化」に関する研究に向けての基盤が確立された。
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