| 研究課題/領域番号 |
20K20991
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小室 淳史 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70733137)
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| 研究分担者 |
寺本 慶之 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, 主任研究員 (00635328)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| キーワード | 酸素生成 / 火星環境 / プラズマ / 二酸化炭素分解 / 低温低圧環境 |
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| 研究実績の概要 |
初年度は放電チャンバーの製作と実験システムの構築を行った。放電チャンバーには内径250 mm程度、長さ300 mm程度の円筒型ステンレスチャンバーを用いることにした。チャンバー内を火星環境と同程度まで冷却するために、液体窒素の導入系統を整備した。液体フィードスルーを通してチャンバー内に液体窒素を導入し、複数の放熱板を用いてチャンバー内のガスを冷却する構造とした。複数の放熱板を層構造にし、層間に電熱ヒーターを取り付けることによってチャンバー内部の温度をコントロールする。チャンバー内の温度計測にはシース型の測温抵抗体を用い、マイナス200度程度の低温まで計測可能にする。温度計測と電熱ヒーターでフィードバック制御が出来るようなシステムを構築し、チャンバー内部のガスの温度を調節できるようにする。プラズマによる酸素生成量の評価を行うために、ジルコニア式の酸素濃度プローブをチャンバー内に導入することにした。これは、真空に近い減圧下で酸素濃度が測定できるものであり、減圧環境下における酸素生成量の計測に適していると考えられる。放電の計測には電流電圧計測に加えて、放電発光の観測を行う。チャンバーに取り付けられた石英窓から、ICCDカメラを用いて放電発光を撮影する。装置は実験の結果に応じて段階的に改良を進めていく方針で考えているが、まずはプラズマの発生と観測が容易な表面バリア放電から研究を進めていく予定としている。チャンバー内温度の調整、ガス組成の調整、酸素濃度計測のシステムを構築しつつ、放電実験を行い、問題点の抽出と改良を進めていく。
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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
初年度は放電チャンバーの製作と実験システムの構築を行った。低温かつ低圧の特殊環境を真空チャンバー内で実現するために、文献を参考にしながら低コストで実現できるシステムの構築を試みている。初年度でチャンバー内部の冷却系と、ガスの導入系、酸素濃度計測系、チャンバー内部温度計測系の構築を進めることが出来、おおむね順調に進んでいると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、これまでに構築したチャンバー内部の冷却系と、ガスの導入系、酸素濃度計測系、チャンバー内部温度計測系を統合し、実際にチャンバーの圧力を引いてシステム全体として動作するかを確認していく。実際にチャンバー内で放電を発生させ、酸素濃度計測が行えるところまで確認する。装置は実験の結果に応じて段階的に改良を進めていく方針で考えているが、まずはプラズマの発生と観測が容易な表面バリア放電から研究を進めていく予定としている。チャンバー内温度の調整、ガス組成の調整、酸素濃度計測のシステムを構築しつつ、放電実験を行い、問題点の抽出と改良を進めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
放電チャンバーの製作費を当初の予定よりも大幅に節約できたために、計画と実際の使用額に差が生じた。差額はチャンバーの冷却系を高精度化するために有効に活用していく予定である。
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