シードフリー環境適合型クリーンＭＨＤ発電の実用化に向けた基盤構築

• 研究課題/領域番号: 15H02346
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 奥野 喜裕 東京工業大学, 工学院, 教授 (10194507)
• 研究分担者: 藤野 貴康 筑波大学, システム情報系, 准教授 (80375427)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2017年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2016年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: MHD発電 / 電力工学 / エネルギー効率化 / 省エネルギー / 電磁流体力学 / ＭＨＤ発電

研究成果の概要

本研究では，ＭＨＤ（電磁流体力学）発電において，これまで煩雑ながらも不可避とされてきた「シード」（金属蒸気の微量添加）のフリー化という既成概念を大きく転換するブレークスルーを世界に先駆けて実証した。この成果から「シードフリー環境適合型クリーンＭＨＤ発電」の実用化に向けて多くの有益な指針を得るとともに，今後解決すべき課題を明確に抽出し，高性能化実証を目指す将来研究への発展に資する基盤を確立し，所期の目的を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球温暖化対策のみならず，我が国のエネルギー安全保障の観点から，より一層環境に適合する高効率な発電システムの構築が求められている。本研究では，多様な熱源に適応できる高効率クローズドサイクルＭＨＤ発電の実用化を目指し，従来の研究では煩雑ながらも不可避とされてきた「シード」（金属蒸気の微量添加）のフリー化という画期的なブレークスルーを達成し，独創的な学術的意義を提示するとともに，実用化に向けての着実な礎を築いた。

研究成果

• [雑誌論文] 凍結希ガスプラズマMHD発電機の数値設計手法の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤創志，高橋徹，藤野貴康，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌） 巻: 140 号: 3 ページ: 229-237
  • DOI: 10.1541/ieejpes.140.229
  • NAID: 130007804333
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • 年月日: 2020-03-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] 予備電離希ガスプラズマMHD発電機における断面積比依存性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木甫，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌） 巻: 140 号: 3 ページ: 204-209
  • DOI: 10.1541/ieejpes.140.204
  • NAID: 130007804332
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • 年月日: 2020-03-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高周波予備電離希ガスプラズマMHD発電の実証基礎実験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中根嵩幸，上東勝哉，岩本拓也，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌） 巻: 139 号: 4 ページ: 269-274
  • DOI: 10.1541/ieejpes.139.269
  • NAID: 130007622015
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • 年月日: 2019-04-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] パルスレーザ駆動MHD発電のプラズマ挙動と発電特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩田敏輝，塚澤里拓，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌． Ａ 巻: 138 号: 7 ページ: 361-366
  • DOI: 10.1541/ieejfms.138.361
  • NAID: 130007387033
  • ISSN: 0385-4205, 1347-5533
  • 年月日: 2018-07-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fundamental Study of Radio-Frequency Preionization for Seed-Free Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation (2018)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, Y.Hitotsubashi, Y.Okuno
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: 34 号: 1 ページ: 40-47
  • DOI: 10.2514/1.b36437
  • 査読あり
• [雑誌論文] シードフリーMHD発電機の性能に与える入口電離度の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鶴岡美緖，田中 学，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌） 巻: 138 号: 3 ページ: 236-241
  • DOI: 10.1541/ieejpes.138.236
  • NAID: 130006407400
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of a Seed-free Disk Magnetohydrodynamic Generator with Self-excited Joule Heating in the Nozzle (2017)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, Y.Okuno
  • 雑誌名: IEEE Trans. Plasma Science 巻: 45 号: 3 ページ: 454-460
  • DOI: 10.1109/tps.2017.2654514
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高エンタルピー抽出高温希ガスプラズマMHD発電機の数値的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 卓 新民，田中 学，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌） 巻: 136 号: 10 ページ: 779-784
  • DOI: 10.1541/ieejpes.136.779
  • NAID: 130005598403
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Experiments on High-Temperature Xenon Plasma Magnetohydrodynamic Power Generation (2016)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, Y.Aoki, L.Zhao, Y.Okuno
  • 雑誌名: IEEE Trans. Plasma Science 巻: 44 号: 7 ページ: 1241-1246
  • DOI: 10.1109/tps.2016.2565600
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Temperature Inert Gas Plasma Faraday-type MHD Generator with Various Working Gases (2016)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, Y.Okuno
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: 32 号: 4 ページ: 1009-1014
  • DOI: 10.2514/1.b35992
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] キセノンを作動気体とする高温希ガスプラズマディスク形MHD発電機の発電特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 学，泉裕一朗，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌） 巻: 136 号: 2 ページ: 205-210
  • DOI: 10.1541/ieejpes.136.205
  • NAID: 130005122311
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical Simulation of Performance of a High Temperature Inert Gas Plasma Faraday-type Magnetohydrodynamic Generator (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, T.Murakami, Y.Okuno
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: 31 号: 5 ページ: 1362-1369
  • DOI: 10.2514/1.b35519
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高温希ガスプラズマディスク形状MHD発電機内のプラズマ挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 学，奥野喜裕
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌） 巻: 135 号: 8 ページ: 527-532
  • DOI: 10.1541/ieejpes.135.527
  • NAID: 130005090600
  • ISSN: 0385-4213, 1348-8147
  • 査読あり
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電における作動気体依存性 (2020)
  • 著者名/発表者名: Ork Kimsor，鈴木甫，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電機における高周波誘導コイル配置の影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 糸川海斗，榎本隆志，上東勝哉，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
• [学会発表] 高印加磁束密度下におけるパルスレーザ駆動MHD発電の発電特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 後野陸斗，塚澤里拓，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
• [学会発表] Numerical Study of Pre-ionized Inert Gas Plasma MHD Power Generation (2019)
  • 著者名/発表者名: H.Suzuki, Y.Okuno
  • 学会等名: 16th International Conference on Flow Dynamics
  • 国際学会
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電機における高周波誘導コイル位置の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上東勝哉，榎本隆志，糸川海斗，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
• [学会発表] 電力系統へ接続された凍結希ガスプラズマMHD発電機の動特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤創志，藤野貴康，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電機におけるプラズマ構造の数値的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木甫，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
• [学会発表] 多分割電極パルスレーザ駆動MHD発電のプラズマ挙動と発電特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塚澤里拓，後野陸斗，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
• [学会発表] Numerical Study of Plasma Ignition in Frozen Inert Gas Plasma Magnetohydrodynamic Generator (2019)
  • 著者名/発表者名: S.Ito, T.Fujino, Y.Okuno
  • 学会等名: 2019 AIAA Propulsion and Energy Forum
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Analysis of a Commercial Scale Frozen Inert Gas Plasma MHD Power Generator Coupled with an Electrical Power System (2019)
  • 著者名/発表者名: S.Ito, T.Takahashi, T.Fujino，Y.Okuno
  • 学会等名: International Conference on Electrical Engineering 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 多分割電極パルスレーザ駆動MHD発電機の発電特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中込航，塚澤里拓，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 高周波予備電離希ガスプラズマMHD発電機のプラズマ構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩本拓也，中根 嵩幸，上東勝哉，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電機の断面積比依存性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木甫，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] Heを作動気体とする凍結希ガスプラズマMHD発電機の流路形状に関する数値解析的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤創志，藤野貴康，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] Power Generation Experiments of Seed-free Disk-shaped MHD Generator (2018)
  • 著者名/発表者名: K.Uehigashi, T.Nakane, T.Iwamoto, Y.Okuno
  • 学会等名: 15th International Conference on Flow Dynamics
  • 国際学会
• [学会発表] 敷島佳奈，奥野喜裕 (2018)
  • 著者名/発表者名: 予備電離希ガスプラズマMHD発電機におけるプラズマ挙動シミュレーション
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電の作動気体温度依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中根嵩幸，上東勝哉，岩本拓也，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] パルスレーザ駆動MHD発電機の発電特性における作動気体依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚澤里拓，中込 航，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] アルゴンの二原子イオンの生成と消滅がFIP MHD発電機の性能に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤創志，藤野貴康，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] Numerical Study on Influences of Radiative De-excitation on Seed-Free Magnetohydrodynamic Generator (2018)
  • 著者名/発表者名: T.Fujino, S.Ito, Y.Okuno
  • 学会等名: 米国・航空宇宙学会
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Studies of Seed-free Radio-frequency Pre-ionized Inert Gas Plasma MHD Electrical Power Generation (2018)
  • 著者名/発表者名: K.Uehigashi, A.Ikuta, T,Nakane, Y.Okuno
  • 学会等名: The International Conference on Electrical Engineering 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Power Generation Experiment of Pulsed-Laser-Driven MHD Generator with Segmented Electrodes (2018)
  • 著者名/発表者名: S.Tsukazawa, T.Iwata，Y.Okuno
  • 学会等名: The International Conference on Electrical Engineering 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 高周波予備電離希ガスプラズマMHD発電の実験的検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上東勝哉，生田彰成，中根嵩幸，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 分割電極パルスレーザ駆動MHD発電機におけるプラズマ挙動と発電特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚澤里拓，岩田敏輝，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 実験規模予備電離希ガスプラズマディスク形MHD発電機の発電特性解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 白坂友樹，鶴岡美緒, 田中学, 奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電の実験的基礎検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 生田彰成，一橋友介，敷島佳奈，田中学, 奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 高周波電磁界による予備電離希ガスプラズマMHD発電の実験的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 生田彰成，敷島佳奈，中根嵩幸，上東勝哉，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 共鳴遷移の光学的厚さを考慮した衝突・輻射モデルによるFIP MHD発電機の数値解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤創志，市川 拓，藤野貴康，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 分割電極ファラデー形パルスレーザ駆動MHD発電機の発電特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩田敏輝，塚澤里拓，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 予備電離希ガスプラズマMHD発電機における入口電離度の考察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 白坂友樹，田中 学，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] 印加磁界形MPDスラスタの電磁流体シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢野慶人，川﨑 央，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] カイラル効果を考慮した超新星爆発シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 中野義之，小林宏充，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会
• [学会発表] Preliminary Experimental Studies of Seed-Free Pre-Ionized Inert Gas Plasma MHD Electrical Power Generation (2017)
  • 著者名/発表者名: K.Shikishima，A.Ikuta, M.Tanaka, Y.Okuno
  • 学会等名: International Conference on Electrical Engineering 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Fundamental Study of Pulsed-Laser-Driven MHD Electrical Power Generation (2017)
  • 著者名/発表者名: T.Iwata，H.Sekiguchi，Y.Okuno
  • 学会等名: International Conference on Electrical Engineering 2017
  • 国際学会
• [学会発表] シードフリーMHD発電に向けた高周波電磁界による予備電離の実験的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 一橋友介，田中学，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
  • 発表場所: 茨城大学（日立）
  • 年月日: 2016-11-11
• [学会発表] シードフリーファラデー形MHD発電機の発電特性の数値解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鶴岡美緖，田中学，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
  • 発表場所: 茨城大学（日立）
  • 年月日: 2016-11-11
• [学会発表] Study of Seed-Free Pure Inert Gas Plasma MHD Electrical Power Generation (2016)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka，Y.Okuno
  • 学会等名: 13th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2016-10-11
  • 国際学会
• [学会発表] undamental Studies of Radio-Frequency Preionization for Frozen Inert Gas Plasma Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation (2016)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, Y.Hitotsubashi, Y.Okuno
  • 学会等名: 14th International Energy Conversion Engineering Conference
  • 発表場所: ソルトレークシティ（米国）
  • 年月日: 2016-06-25
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Simulation of Frozen Inert Gas Plasma Magnetohydrodynamic Generator with Collisional-Radiative Model (2016)
  • 著者名/発表者名: R.Takahashi, T.Fujino, Y.Okuno
  • 学会等名: 14th International Energy Conversion Engineering Conference
  • 発表場所: ソルトレークシティ（米国）
  • 年月日: 2016-06-25
  • 国際学会
• [学会発表] 高温キセノンを作動流体とするファラデー形ＭＨＤ発電機の発電実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青木悠，田中学，趙亮，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 凍結希ガスプラズマMHD 発電機の数値解析への応用に向けた衝突・輻射モデルの簡略化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 髙橋力也，藤野貴康，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] ファラデー形希ガスMHD発電機における入口電離度が発電特性に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鶴岡美緖，田中学，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 凍結希ガスプラズマMHD発電に向けた高周波予備電離の実験的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 一橋友介，田中学，奥野喜
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 高温希ガスプラズマファラデー形MHD発電機の発電特性の作動気体依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 趙亮，田中学，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
  • 発表場所: 東京工業大学（横浜）
  • 年月日: 2015-09-29
• [学会発表] 高温希ガスプラズマMHD発電機の性能向上に関する数値的検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 卓新民，田中学，奥野喜裕
  • 学会等名: 電気学会 新エネルギー・環境研究会
  • 発表場所: 東京工業大学（横浜）
  • 年月日: 2015-09-29
• [学会発表] Numerical Simulation of Performance of a High Temperature Inert Gas Plasma Faraday-type MHD Generator with Various Working Gases (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, Y.Okuno
  • 学会等名: 13th International Energy Conversion Engineering Conference
  • 発表場所: オーランド（米国）
  • 年月日: 2015-07-29
  • 国際学会
• [備考] 奥野研究室 東京工業大学工学院機械系（エネルギーコース）
  • URL: http://www.okuno.mech.e.titech.ac.jp/
• [備考] 奥野研究室
  • URL: http://www.okuno.mech.e.titech.ac.jp/
• [備考] 奥野研究室ホームページ
  • URL: http://www.okuno.mech.e.titech.ac.jp/
• [備考] 奥野研究室ホームページ
  • URL: http://www2.es.titech.ac.jp/okuno/