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パルスパワーによるニトロメタンの反応制御とコンクリートの動的破壊

研究課題

研究課題/領域番号 18K04306
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22010:土木材料、施工および建設マネジメント関連
研究機関熊本大学

研究代表者

田中 茂  熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 助教 (70505859)

研究分担者 山口 信  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (80570746)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワードコンクリート / 動的破壊 / ニトロメタン / 爆燃 / 金属細線爆発 / パルス細線放電 / 酸化反応 / 高速度ビデオカメラ / 数値解析 / 衝撃波 / アーク放電 / 動的破断面制御 / パルス大電流 / 爆轟
研究成果の概要

金属細線を介したニトロメタン(NM)の電気加熱により、NMの爆発反応の制御と複数のNM装薬の同時斉発を達成する技術を開発した。この技術を、コンクリート供試体の破壊に応用し、モデル実験では任意の形状に分割できることを確認した。破壊の数値シミュレーションでは、モデル実験の最終破壊形状を再現する結果が得られた。さらに、装薬孔から発生した応力波の干渉により予定破断面に沿った引張応力場が生成されていることを明らかにした。NMの爆燃反応は、軽金属線の酸化反応熱がきっかけになっており、金属細線の元素種と線径の調整により、より少ない電気エネルギーで起爆できることも明らかにしている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ニトロメタン(NM)は、火薬類取締法の制限を受けない液体の可燃物であるが、点火エネルギーによっては、爆発的な燃焼反応を開始する。本研究では、金属細線を介してNMを急速加熱し、直ちに爆燃反応を開始する条件を明らかにした。制御されたNMの爆燃反応をコンクリート供試体の破壊に応用し、それを任意の形状に分割する技術を開発した。本研究は、倒壊したコンクリート構造物に人命救助ルートを迅速に開く技術へ発展可能性を有している。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Novosibirsk state technical University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Novosibirsk state technical university(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Initiation of nitromethane deflagration promoted by the oxidation reaction of vaporized metal wire2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Shigeru、Bataev Ivan、Inao Daisuke、Hokamoto Kazuyuki
    • 雑誌名

      Applications in Energy and Combustion Science

      巻: 1-4 ページ: 100005-100005

    • DOI

      10.1016/j.jaecs.2020.100005

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous Initiation of Nitromethane in Two Holes by Pulsed Wire Discharge for Crack Control of a Concrete Block2020

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Tanaka, Masatoshi Nishi, Makoto Yamaguchi, Ivan Bataev, Kazuyuki Hokamoto
    • 雑誌名

      Journal of Dynamic Behavior of Materials volume

      巻: 6 号: 1 ページ: 53-63

    • DOI

      10.1007/s40870-019-00227-6

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Simultaneous initiation of nitromethane in two holes by pulsed wire discharge for crack control of a concrete block2019

    • 著者名/発表者名
      田中 茂
    • 学会等名
      sixth international symposium on explosion, shock wave and high-strain-rate phenomena
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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