| 研究課題/領域番号 |
19K04250
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
高橋 栄一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 上級主任研究員 (90357369)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 点火 / レーザー固体相互作用 / レーザーブレイクダウン |
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| 研究実績の概要 |
レーザーと固体の相互作用に基づく点火現象を解明することは，点火における電極金属のアブレーションの影響や新しい点火技術の検討の上で重要である．本研究ではそのメカニズムの解明において最終的にはシミュレーションに基づく検討が不可欠であることから，本年度はまずレーザー光の集光スポットプロファイルのキャラクタリゼーションに取り組んだ．レーザービームプロファイラーを導入して，フラッシュランプ励起のNd：YAGレーザーの集光特性を計測した．その結果，レーザーの集光特性の指標であるM2値として2未満，1/e^2直径で評価した集光直径が30ミクロン程度になっていることを確認した．また，概ねガウス型ビームとしての近似が可能であること，さらにレーザー空間フィルターを用いることによってそれらをファクター1.5程度改善できることも分かった．
このレーザーを用いて，レーザーターゲット相互作用に基づく点火実験を開始した．燃焼容器中にメタンと空気，あるいはプロパンと空気の可燃性予混合気を充填して，燃焼室中央に設置した金属ターゲット上にレーザー光を集光することで点火を行った．レーザーを気体中に集光してブレイクダウンを形成して点火した場合に比べて，顕著な点火しきい値エネルギーの低下を観測した．点火はレーザーの集光点がかなずしもターゲット表面に一致しなくても生じることを明らかにした．また，レーザー吸収率が大きく異なる銅と鉄ターゲットを用いた実験において点火しきい値エネルギーには大きな差が無いことが明らかになった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
初年度はレーザー集光特性のキャラクタリゼーションを行うことを目標としていたが，次年度に予定していた点火実験に着手することができたため．
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| 今後の研究の推進方策 |
レーザー固体相互作用による点火現象の解明のために，点火しきい値エネルギーの各種依存性を取得する．加えて，シュリーレン計測等を用いて可視化することによって，点火機構を明らかにする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予算の有効活用のため，レーザービームプロファイラーのついて選定を進めた結果，必要な性能を有しつつ安価な製品を導入することができたため．
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