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電磁流体力学(MHD)発電は、従来の蒸気タ-ビン方式の火力発電と比較して高い発電効率が期待できるため、世界各国で積極的に開発が進められているが、現在、MHD発電法で最も大きな問題とされているのは、発電時に発生する出力電圧・電流の揺らぎである。発電出力の揺らぎに直接関係するのはチャネル内プラズマの電子密度と導電率の揺らぎであるが、電子密度と導電率の高精度測定法として遠赤外レ-ザを用いた方法が開発されてきた。本研究では、遠赤外レ-ザ法の光学系を改良し、従来不可能であった電子密度と導電率が同時に計測できる光学系を設計した。この新しい光学系をカリウムシ-ド灯油燃焼ガスプラズマに適用して実験的研究を行い、同方法の有効性を実証した。本研究で得られた成果を以下に述べる。
1.電子密度と導電率の同時測定を可能とするため、従来用いられてきたマイケルソン干渉計の信号ア-ムに、ビ-ムスプリッタを追加した新しい光学系を設計した。レ-ザビ-ムの検出器として、応答速度は遅いが、取扱が容易なパイロ素子を用い、灯油燃焼型MHDチャネルで得られたプラズマを対象として実験的研究を行った結果、本光学系により電子密度と導電率が測定できることが実証できた。
2.レ-ザ検出器として100kHzまで測定可能なショットキィバリアダイオ-ドを用いた実験を行った。これにより、MHDチャネル内の電子密度の揺らぎの測定に成功したが、MHDチャネル内の電子密度の揺らぎを測定した例は過去になく、本研究で初めて達成された高度な計測技術である。
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