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2018 年度 実績報告書

低環境負荷技術構築のための超臨界流体中アーク放電に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K18062
研究機関長崎大学

研究代表者

古里 友宏  長崎大学, 工学研究科, 助教 (70734002)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード超臨界流体 / パルスパワー / アーク放電
研究実績の概要

本年度は,発光分光計測によるパルスアーク放電の発光スペクトルの取得およびパルスレーザーを用いたシャドウグラフ法による絶縁破壊後の状態の可視化を行った.
電子密度の評価を目的として,酸素原子の線スペクトルの広がりを媒質圧力を関数として調査したところ,ガス相と比較して超臨界相では広がりが大きくなることがわかった.これは超臨界相の方が電子密度が大きくなっていることを示唆する結果である.シュタルク広がりによって電子密度のオーダーを評価したところ,1立方センチメートルあたり10の17乗~18乗であったが,ファンデルワールス広がりは考慮できていないため,より正確な評価は今後の課題である.一方,シャドウグラフ法により絶縁破壊後を可視化したところ,衝撃波やアーク放電の加熱にともなう低密度領域および密度擾乱を観測することができた.低密度領域をガス相と超臨界相で比較すると,ガス相では密度擾乱が観測され,超臨界相では周辺の領域と境界がはっきりとした円筒状の低密度領域が観測された.マッハ数について比較したところ,ガス相では1.1~1.2程度となり,超臨界相では1.4程度の値となった.このマッハ数の傾向は,二酸化炭素の音速の特性が臨界点において極小値を示すことに起因するものであると考えられる.今後,衝撃波圧力などを測定することによって,衝撃波圧力の臨界点における特異性が見られるのかを調査していく予定である.
期間全体を通じて,パルスアーク放電のプラズマ温度,消費エネルギーの評価および放電発生後の低密度領域,衝撃波の観測行うことができ,目標としていた基礎特性を把握することができた.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Anomalous Plasma Temperature at Supercritical Phase of Pressurized CO2 after Pulsed Breakdown Followed by Large Short-circuit Current2018

    • 著者名/発表者名
      T. Furusato, N. Ashizuka, T. Kamagahara, Y. Matsuda, T. Yamashita, M. Sasaki, T. Kiyan, and Y. Inada
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation

      巻: 25 ページ: 1807-1813

    • DOI

      10.1109/TDEI.2018.007213

    • 査読あり
  • [学会発表] 超臨界相を含む高圧二酸化炭素中ナノ秒パルスアーク放電プラズマの過渡的加熱プロセスの解析2019

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和,古里友宏,後藤宏輔,喜屋武毅,佐々木満,山下敬彦
    • 学会等名
      誘電・絶縁材料/放電・プラズマ・パルスパワー/高電圧合同研究会
  • [学会発表] Generation of pulsed arc discharge plasma in supercritical carbon dioxide2018

    • 著者名/発表者名
      T. Furusato, N. Ashizuka, K. Goto, T. Yamashita, T. Honma, M. Sasaki
    • 学会等名
      8th international symposium on Molecular Thermodynamics and Molecular Simulation
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dependence of plasma temperature and breakdown voltage on ambient medium temperature in high pressure CO2 including supercritical phase2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ashizuka, T. Furusato, K. Goto, T. Kiyan, M. Sasaki, T. Yamashita
    • 学会等名
      ESCAMPIG XXIV
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素中パルスアーク放電プラズマのスペクトル拡がりの解析2018

    • 著者名/発表者名
      後藤宏輔,古里友宏,芦塚直和,喜屋武毅,佐々木満,山下敬彦
    • 学会等名
      平成30 年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • [学会発表] 超臨界相を含む高圧二酸化炭素中におけるナノ秒パルスアーク放電の電子密度の解析2018

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和, 古里友宏, 後藤宏輔, 喜屋武毅, 佐々木満, 山下敬彦
    • 学会等名
      静電気学会全国大会

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公開日: 2019-12-27  

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