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炉心溶融により生じる水素デトネーションの基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 11695043
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

坪井 孝夫  横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (70017937)

研究分担者 小川 輝繁 (小川 照繁)  横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (50017935)
宇高 義郎 (宇高 義朗)  横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (50114856)
三宅 淳巳  横浜国立大学, 工学研究院, 助教授 (60174140)
石井 一洋  横浜国立大学, 工学研究院, 助教授 (20251754)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
2001年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2000年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1999年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードデトネーション / デフラグレーション / DDT / 衝撃波 / 燃焼波 / 水素混合気
研究概要

炉心溶融時に生ずる水素に起因するデトネーションに関して、3年間に以下の研究成果を得た。
(1)炉心溶融時の雰囲気中に存在する水蒸気がデトネーションへの遷移(DDT)に及ぼす影響を実験的に調査するために、水蒸気濃度を0%から4-5%へと変化させた結果、全長13mのデトネーション管では3-8%の水蒸気を含む混合気ではDDTが生じなかった。実験条件によりこの限界は変化した。衝撃波管を用いた実験では、DDTが生ずるまでの誘導時間は、水蒸気濃度と初期温度に強く依存した。(2)局部的に混合気濃度が異なる場合、すす膜観測より、通常のすす膜構造と異なる規則的模様が観測され、複数の燃焼形態か混在することが観察された。(3)生じたデトネーションが構造物間の狭い空間を伝播する際の挙動については、間隙長一定の場合に、デトネーションのセルサイズが同一であっても混合気の組成によって伝播形態が大きく異なった。さらに混合気の組成(当量比、窒素およびアルゴン希釈割合)を大きく変化させた場合は、同一のセルサイズに対しては水素過剰混合気の方が速度欠損が大きかった。同一希釈量では、窒素希釈の方がアルゴン希釈よりも間隙内速度欠損が大きかった。(4)デトネーション管端にステンレスチューブを複数本最密になるよう挿入し、チューブ内径および長さがDDT過程に及ぼす影響について調べた結果、チューブの挿入によりDDT距離が大幅に短縮された。
本研究の遂行にあたり、石井一洋、三宅淳巳、坪井孝夫と同行の大学院生がアーヘン工科大学を訪れ、アーヘン大学のオリビエ教授、シュミット助手、ビークリング助手、グレーニッヒ教授を招聘し、研究打ち合わせ並びに共同実験を行った。

報告書

(4件)
  • 2002 研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2002 2001 2000 1999 その他

すべて 雑誌論文 (16件) 文献書誌 (14件)

  • [雑誌論文] 水素デトネーションの間隙内における挙動2002

    • 著者名/発表者名
      伊藤、石井、坪井
    • 雑誌名

      平成13年度衝撃波シンポジウム

      ページ: 373-376

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] マルチプルチューブにおけるDDT距離の短縮機構2002

    • 著者名/発表者名
      田中、石井、坪井
    • 雑誌名

      平成13年度衝撃波シンポジウム

      ページ: 361-364

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Propagation Limit of Detonation in Hydrogen-Air Mixtures2001

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuboi, K. Ishii, K. Fujita, H. Olivier, H. Gronig
    • 雑誌名

      Proceedings of the First International Symposium on Advanced Fluid Information AFI 2001

      ページ: 573-578

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Behavior of Detonations Propagating in Narrow Gaps2001

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, Y. Shimizu, T. Tsuboi, M. Weber, H. Olivier, H. Gronig
    • 雑誌名

      Chemical Physics Reports Vol.6

      ページ: 28-33

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] デトネーション遷移距離の短縮に関する研究2001

    • 著者名/発表者名
      田中、石井、坪井
    • 雑誌名

      第39回燃焼シンポジウム講演論文集

      ページ: 461-462

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Propagation mode of detonation waves in narrow gaps2001

    • 著者名/発表者名
      M. Weber, H. Olivier
    • 雑誌名

      Proceedings of the 23rd International Symposium on Shock Waves

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Detonation Propagation in Hydrogen -Oxygen Mixtures with Concentration Gradients2001

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, T. Tsuboi
    • 雑誌名

      18th ICDERS

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] On the Location of Chapman-Jouguet surface in Gaseous Detonation Close to the Limit of Propagation2001

    • 著者名/発表者名
      M. Weber, H. Olivier, H. Gronig
    • 雑誌名

      18th ICDERS

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 低圧下における水素-空気デトネーションの伝播2001

    • 著者名/発表者名
      藤田、石井、坪井
    • 雑誌名

      平成12年度衝撃波シンポジウム

      ページ: 69-72

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 濃度勾配を有する水素-酸素混合気中でのデトネーション生成2001

    • 著者名/発表者名
      高橋、石井、坪井
    • 雑誌名

      平成12年度衝撃波シンポジウム

      ページ: 73-76

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 水素-酸素-アルゴン混合気中を伝播するデトネーションの間隙内における挙動2001

    • 著者名/発表者名
      伊藤、石井、坪井
    • 雑誌名

      平成12年度衝撃波シンポジウム

      ページ: 77-80

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Detonation formation in H_2-O_2/He/Ar mixtures at elevated initial pressures2000

    • 著者名/発表者名
      B. L. Wang, M. Habermann, M. Lenartz, H. Olivier, H. Gronig
    • 雑誌名

      Shock Waves Vol.10,No.4

      ページ: 293-300

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Behavior of Detonation in Narrow Gaps2000

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, Y. Shimizu, T. Tsuboi, M. Weber, H. Olivier, H. Gronig
    • 雑誌名

      Control of Detonation Process

      ページ: 104-109

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] デトネーション伝播速度と間隙幅の関係2000

    • 著者名/発表者名
      清水、石井、坪井
    • 雑誌名

      平成11年度衝撃波シンポジウム

      ページ: 373-376

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental studies on transition from deflagration to detonation in lean H_2-air-steam mixtures1999

    • 著者名/発表者名
      B. L. Wang, H. Olivier, H. Gronig
    • 雑誌名

      Proceedings of the 22nd International Symposium on Shock Waves

      ページ: 279-284

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Studies of Self-Ignition Characteristics in H_2-Air-Steam Mixtures1999

    • 著者名/発表者名
      B. L.Wang, H. Olivier, H. Gronig
    • 雑誌名

      17th ICDERS

    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsuboi, K.Ishii, K.Fujita, H.Oliver, H.Gronig: "Propagation Limit of Detonation in Hydrogen-Air Mixtures"Proceedings of the First International Symposium on Advanced Fluid Information AFI 2001. 573-578 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishii, Y.Shimizu, T.Tsuboi, M.Weber, H.Olivier, H.Gronig: "Behavior of Detonatons Propagating in Narrow Gaps"Chemical Physics Reports. Vol.6. 28-33 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 田中, 石井, 坪井: "デトネーション遷移距離の短縮に関する研究"平成39回燃焼シンポジウム講演論文集. 461-462 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤, 石井, 坪井: "水素デトネーションの間隙内における挙動"平成13年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 田中, 石井, 坪井: "マルチプルチューブにおけるDDT距離の短縮機構"平成13年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] B.L.Wang,H.Olivier,H.Gronig: "DDT in Hydrogen-Air-Water-Vapour Mixtures"Proceedings of the International Workshop on Shock Wave Focusing Phenomena in Combustible Mixtures. 61-66 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Weber,H.Olivier,H.Gronig: "Detonation Propagation in Narrow Gaps in Hydrogen-Air Mixtures "Proceedings of the International Workshop on Shock Wave Focusing Phenomena in Combustible Mixtures. 67-76 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishii,Y.Shimizu,T.Tsuboi,M.Weber,H.Olivier,H.Gronig: "Behavior of Detonation in Narrow Gaps"Control of Detonation Processes. 104-109 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 藤田,石井,坪井: "低圧下における水素-空気デトネーションの伝播"平成12年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋,石井,坪井: "濃度勾配を有する水素-酸素混合気中におけるデトネーション伝播"平成12年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤,石井,坪井: "水素-酸素-アルゴン混合気中を伝播するデトネーションの間隙内における挙動"平成12年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 清水 陽: "狭い間隙を伝播するデトネーション"第37回燃焼シンポジウム講演論文集. 261-262 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 清水 陽: "デトネーション伝播速度と間隙幅の関係"平成11年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] B.L.Wang: "Studies of self-ignition characteristics in H2-air-steam mixtures"17th International Colloquium on th Dynamics of Explosions and Reactive Systems 17th ICDERS. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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