研究課題
従来の放電破砕工法では、ニトロメタン（NM）はタングステン線を介した電流加熱によって爆燃反応を開始する。タングステンの高い融点はNMの高温加熱を実現するが、溶融・蒸発エネルギーが大きいタングステン線の使用は装置電源部の小型化を妨げる要因であると考えられる。最終年度では、NMの爆燃反応をより少ない電気エネルギーによって達成するために、タングステンよりも溶融・蒸発エネルギーが小さいマグネシウムやアルミニウム細線を用いたNMの加熱・爆発状況の可視化計測を実施した。NMと各種金属細線（マグネシウム、アルミニウム、タングステン）は透明容器内に充填され、通電加熱中の状況が放電電圧・電流計測と同期した高速度ビデオカメラを用いて観察された。直径0.5 mmのアルミニウム線を用いた実験において、アルミニウム線の部分的な蒸発箇所を起点とした爆燃反応が始まっている様子が観察された。蒸発金属元素とNM中に含まれる酸素との酸化反応熱は、液相タングステンによる加熱よりも低い投入エネルギーによってNMの爆燃反応を誘起した。本研究で使用したパルス電源では、直径0.1～0.3 mmのマグネシウム線に爆燃を達成する最小エネルギー条件が存在する。さらに、金属線の蒸発に伴い生じた衝撃波は、NM中に無数のキャビテーションを生成したが、キャビテーションの運動は爆発反応の起点とはならないことも明らかにされた。一連の研究によって、金属細線の蒸発による酸化反応熱は、NMのμ秒オーダーの瞬間起爆を達成し亀裂の方向制御と電源小型化を実現する効果的な要因であることが示された。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件)
Applications in Energy and Combustion Science
巻: 1-4 ページ: 100005～100005
10.1016/j.jaecs.2020.100005
