高性能ディスク型プラズマMHD発電機の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555086
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 山岬 裕之 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (50016531)
• 研究分担者: 入野 光博 三菱重工業(株), 高砂研究所, 主務(研究職) ; 大久保 雅章 原子炉工学研究所, 助手 (40223763)
• キーワード: プラズマ / MHD発電 / 発電効率 / エンタルピー抽出率 / 出力密度 / 磁気音波 / 放電構造

研究概要

平成8年度は、より高い発電効率が期待できる新設発電機を用いて本格的な実験を行い、発電性能を実用化目標値に近づけることを試みた。その結果、用いた磁場の強さが十分でなかったため目標値には及ばなかったが、アルゴンを作動気体とするプラズマMHD発電機では、世界最高の発電効率を達成することが出来た。また、エンタルピー抽出率(=電気出力/熱入力)についても同じ断面積比を有する世界各国の発電機と比較して、最高の値を得ることができた。さらに、新設発電機においても出力密度100MW/m^3を得ることができた。このように、本研究目標であるプラズマMHD発電機の高性能化について十分満足すべき成果を得ることができた。この他、発電機内の物理現象についても新たな発見をすることができた。例えば、発電機内で生じる磁気音波について世界で初めて実験的に発見することができ、またプラズマMHD発電機の性能に大きな影響を与える放電構造についても明らかにすることができた。以上のように、本科学研究費の交付により、発電性能を飛躍的に高めることに成功すると共に、プラズマMHD発電の実用化に際して問題となる発電機内の物理現象についても明らかにすることができ、工学上有用な多くの知見を得ることができた。

研究成果

• [文献書誌] H.YAMASAKI: "Performances of Closed Cycle Disk MHD Generator with Ar/Cs" Proc.3lst Intersociety Energy Conversion Eng.Conf.2. 854-859 (1996)
• [文献書誌] M.OKUBO: "Numerical Prediction on Performance of Closed Cycle Disk MHD Generator" Proc.3lst Intersociety Energy Conversion Eng.Conf.2. 842-847 (1996)
• [文献書誌] 大久保雅章: "数値解析によるディスク型プラズマMHD発電機の性能予測" 電気学会論文誌. 117B・1. 122-129 (1997)
• [文献書誌] 高田雅章: "ディスク形MHD発電機におけるノズル負荷の影響" 電気学会論文誌. (発表予定).
• [文献書誌] H.YAMASAKI: "Experimental Studies on Enthalpy Extraction and Adiabatic Efficiency of Disk CCMHD Generator with Ar/Cs" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 1. 212-221 (1996)
• [文献書誌] M.OKUBO: "Numerical Analysis of Disk MHD Generators with Different Area Ratios" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 2. 953-961 (1996)
• [文献書誌] R.HANAOKA: "Effect of Stagnation Gas Pressure on Performances of Disk MHD Generator" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 1. 83-91 (1996)
• [文献書誌] M.OKUBO: "Numerical Prediction on Performance of Closed Cycle Disk MHD Generator" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 1. 148-154 (1996)
• [文献書誌] M.SUZUKI: "Discharge Structure of Nonequilibrium Plasma in Disk MHD Generator with Ar/Cs" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 1. 176-185 (1996)
• [文献書誌] M.TAKATA: "Effect of Segmental Load Resistances on Performance of Disk MHD Generator" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 1. 196-203 (1996)
• [文献書誌] M.TAKATA: "Stagnation Pressure Loss Mechanism of Supersonic Flow in Disk MHD Generator" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 2. 762-768 (1996)
• [文献書誌] L.KUSHIDA: "Three-Dimensional Numerical Simulation of Pressure Loss Mechanism in Supersonic Radial Flow" Proc.12th Int.Conf.MHD Electrical Power Generation. 2. 914-923 (1996)