| 研究課題/領域番号 |
21K18775
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中谷 辰爾 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00382234)
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| 研究分担者 |
津江 光洋 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50227360)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 有人宇宙活動 / 火災安全性評価 / 微小重力環境 / 部分重力環境 / 浮力 / 固体燃焼 / 火災 / 限界酸素濃度 / 微小重力 / 部分重力 / ベイズ推定 / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / 遠心装置 / 燃焼限界酸素濃度 / 固体プラスチック / 火災安全 / 重力 / ベイズ統計モデル / プラスチック材料 / 火災安全性 / ベイズ統計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
軌道上，月，火星といった重力環境の有人宇宙活動における火災安全性評価手法の構築と固体材料の燃焼限界付近における挙動を明らかにするため，可変重力場での固体材料の燃焼実験装置を開発する．ポリエチレンや性状の異なるPMMAロッド材料に着目し，燃焼限界の同定，燃焼形態また限界付近で観察される非定常燃焼挙動を明らかにする．また，エネルギーバランスに基づく限界酸素濃度モデルを構築する．構築されたモデルに対して，ベイズ統計学的アプローチを応用することで，モデルやパラメータの不確実性を明らかにする．様々な重力環境において，モデルの不確実性を考慮した火災安全性のマージンを含む革新的な評価手法を構築する．
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| 研究成果の概要 |
月，火星に向けた有人宇宙活動における固体プラスチック材料の火災安全性を評価するため，直径4mmおよび6mmのPMMAロッドに対して燃焼試験を実施した．遠心器に燃焼容器を設置し，過重力環境下において対向流中における火炎伝播可能な限界酸素濃度を調べた．また，限界酸素濃度モデルを構築した．ベイズ的アプローチであるマルコフ連鎖モンテカルロ法を用いて，モデルパラメータの評価を行った．結果，過重力下ににおける限界酸素濃度の特性を明らかにした．また，限界近傍ではコリオリ力が無視できることが示された．さらに，月，火星といった部分重力下の限界酸素濃度を予測すると，通常重力や微小重力より小さいことが示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，月，火星を含む有人宇宙探査が計画されている．有人宇宙活動における火災安全性はこれまで，地上において評価されているが，燃焼現象が微小重力や部分重力環境下の挙動とは異なり，これらの環境下における火災安全性の評価手法が求められていた．本研究で得られた結果やモデルの評価結果は，これらの環境下における火災安全性評価手法の構築に必要な多くの知見を示したのに加え，通常重力と微小重力での結果と比較すると部分重力環境下において最も火災が起きやすいことを示した．また，ベイズ的手法によりモデルの不確定性を示したことにより，今後の実験の必要性について示すことができ，有人宇宙活動の拡大につながる知見を得た．
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