| 研究課題/領域番号 |
21J11693
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
田中 聖也 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | レーザーアブレーション / ISRU / 高温化学プロセス / アルミニウム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
月面での月資源由来の金属酸素生産を目指しレーザーアルミナ還元手法が研究されてきたが、アルミナ還元で生成されたアルミニウム回収には成功していない。そこで本研究においては、これまで実験で確認されていたレーザー照射後アルミナ表面での微量アルミニウム生成に着目しアルミニウム回収に最適な条件を解明、アルミニウム回収手法を確立する。このアルミニウム生成原理として蒸発アルミニウムのアルミナへの付着およびレーザー照射後アルミナからの不純物析出を考えており、両原理で重要となるアルミナ表面温度、アルミニウム分圧、アルミナ冷却速度がアルミニウム回収量へ与える影響を実験的に検証する。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、レーザーアブレーションによるアルミナ還元手法確立である。それに向け、Al-O系気体であるアブレーションプルームからのアルミニウム回収条件の解明を行った。壁面上での気体凝縮に適用される不均一核生成理論から考えると、アルミニウム回収においてはアルミニウム分圧および回収系表面温度が重要である。アルミニウム分圧については数値計算の結果より、レーザー照射条件に大きく依存しないことが分かっており、本研究では表面温度条件に注目した。同様に不均一核生成理論が適用可能な、レーザー照射後のアルミナ表面でのアルミニウム粒析出の温度条件がアルミニウム回収へ適用可能であると考え、アルミナ表面温度の時間変化を可視二色法により測定した。結果、アルミニウム回収において、表面温度933-2300 Kおよび冷却速度600-800 K/s以上が必要条件であると得られた。そこで得られた温度条件を回収系にフィードバックし、半導体レーザーによる温度制御回収板系を構築、タンタル、タングステン、アルミナ板それぞれについて表面温度1000-2000 Kの条件で、レーザーアブレーション法におけるアルミニウム回収実験を行った。結果、タンタル板、1500 Kの条件においてアルミニウム回収に成功し、アブレーションプルームからのアルミニウム回収率は2.0％と測定された。これは先行研究の70倍に及ぶ高効率であり、レーザーアブレーションによるアルミナ還元手法の確立に向けて大きな前進を果たした。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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