| 研究課題/領域番号 |
12J08296
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
稲田 優貴 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| キーワード | レーザ波面計測センサ / 電子密度 / アーク放電 |
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| 研究概要 |
1レーザ波面計測センサの高感度化
再現性に乏しいアーク放電の消滅機構を解明すべく、単一測定による電子密度の2次元分布が求められている。本研究ではこれまで、シャックハルトマン型レーザ波面測定装置の開発を行い、電流値が数10A以下となる消弧領域において、大気中アーク放電内の2次元電子密度分布を一度の測定で取得してきた。
しかしここで述べた従来型シャックハルトマン装置は10'23m^-3程度の比較的高い電子密度に適用が限定されており、電子密度が10'23ゴー3程度未満にまで低下した場合には、2次元電子密度分布を取得することはできなかった。
そのため本年度は、シャックハルトマン装置を構成するマイクロレンズアレイ(以下、MLA)の長焦点化を行うことで、装置の最小検出感度を10^<23>m^<-3>から10^<21>m^<-3>にまで改善し、低電子密度の2次元分布を一度で測定した。
2電流ゼロ点近傍における大気中およびSF6ガス中アーク放電内の2次元電子密度分布測定
電力用遮断器内で発生したアーク放電を速やかに消滅させるために、現在はSF6ガスが多用されている。そこで本年度は、大気に対するSF6ガスの優れた消弧能力を定量的に検証すべく、1で述べた高感度型シャックハルトマン装置を使用し、電流ゼロ点近傍における大気中およびSF6ガス中アーク放電内の2次元分布電子密度分布を測定した。
両気体中アーク放電ともギャップの中心付近から電子密度が低下してゆき、消滅に至る様子が観測された。また大気中アークの場合、電流ゼロ点前後5μsの電子密度は常に10^<22>m^<-3>でほとんど経時変化を示さなかったが、SF6ガス中アークの電子密度は上記の時間領域で10^<23>m^<-3>から10^<21>m^<-3>程度以下へと急速な減衰過程を示していた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
多重反射光学系(現有機器)を他の研究に使用していたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
大気、SF6ガス中アーク放電に加え、真空アーク放電についても電子密度の全空間分布測定を行う。これにより、局所的に電子密度が低下している箇所や、電子密度が減衰する際の時間スケールなどを定量的に明らかにする。また、流体方程式などの偏微分方程式系に対して工学ソフトCOMSOL Multiphysicsを大気・SF6ガス中アーク放電に適用する。全空間にわたる電子密度分布の測定結果と比較検討を行うことで、より妥当性の高いシミュレーションモデルの構築を行う。
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