卓越したプラズマ可視化技術に基づく放電活性種の生成機構解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01304
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 稲田 優貴 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (00735532)
• 研究分担者: 前山 光明 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00196875)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 活性種 / 大気圧プラズマ

研究実績の概要

直径が100mmにもなる球雷放電の活性種密度が測定できるセンサを開発した。具体的には、球雷放電によって生成される活性種の中で最も酸化力が強いため環境・エネルギー・医療・農業への適用が期待されているOHラジカルに着目し、これの3次元ダイナミクスが測定できる広視野型の紫外吸収分光センサを開発した。OHラジカルの吸収波長帯である310nm近辺に発光強度を有するLEDのビーム直径を数10倍に拡大し、測定高さと時刻を掃引することで世界で初めてOHラジカル密度の3次元ダイナミクスを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Dependence of Electron and Neutral Vapor Density Distributions on Anode Mode of High Current Vacuum Arc (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Hirano, Ryo Kikuchi, Haruki Ejiri, Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka and Yuki Inada,
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 56 ページ: 435501
  • DOI: 10.1088/1361-6463/ace78a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-shot ultrafast dual-view imaging of shock waves in parallel laser processing (2023)
  • 著者名/発表者名: Takao Saiki, Keitaro Shimada, Ichiro Sakuma, Yuki Inada and Keiichi Nakagawa,
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 16 ページ: 092004
  • DOI: 10.35848/1882-0786/acfa62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal Evolution of Electrical Conductivity in Current-Limiting-Fuse Arc (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Inada, Yusuke Fukai, Naoki Takayasu, Yusuke Nakano, Shungo Zen, Wataru Ohnishi, Yasushi Yamano, Mitsuaki Maeyama and Naoto Kodama,
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 56 ページ: 505205
  • DOI: 10.1088/1361-6463/acf9b2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Internal State of Fuse Arc Differentiating Interruption Success and Failure in Fuse-Semiconductor DC Circuit Breaker (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuta Miyaoka, Mitsuaki Maeyama, Yasushi Yamano and Yuki Inada,
  • 雑誌名: IEEJ Trans. Elec. Electron. Eng. 巻: 19 ページ: 41-50
  • DOI: 10.1002/tee.23928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial-Frequency-Resolved Schlieren Sensor for Turbulence Visualization in Arc Discharge (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Inada, Ryo Kikuchi, Yuichi Hirano, Yusuke Maede, Yasunori Tanaka, Yusuke Nakano, Masaya Shigeta, Takayasu Fujino, Akiko Kumada,
  • 雑誌名: Plasma Chemistry and Plasma Processing 巻: Special Issue ページ: ISPC25
  • DOI: 10.1007/s11090-023-10415-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectrum shuttle for producing spatially shapable GHz burst pulses (2023)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Shimada, Ayumu Ishijima, Takao Saiki, Ichiro Sakuma, Yuki Inada, Keiichi Nakagawa,
  • 雑誌名: SPIE. Advanced Photonics Nexus 巻: 3 ページ: 016002
  • DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-shot optical imaging with spectrum circuit bridging timescales in high-speed photography (2023)
  • 著者名/発表者名: Takao Saiki, Keitaro Shimada, Ayumu Ishijima, Hang Song, Xinyi Qi, Yuki Okamoto, Ayako Mizushima, Yoshio Mita, Takuya Hosobata, Masahiro Takeda, Shinya Morita, Kosuke Kushibiki, Shinobu Ozaki, Kentaro Motohara, Yutaka Yamagata, Akira Tsukamoto, Fumihiko Kannari, Ichiro Sakuma, Yuki Inada and Keiichi Nakagawa,
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 9 ページ: eadj8608
  • DOI: 10.1126/sciadv.adj8608
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Spatial-Frequency-Resolved Schlieren Method for Structure Measurement of Plasma-Induced Turbulence (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Inada
  • 学会等名: the 25th International Symposium on Plasma Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Two-Dimensional Axisymmetric Simulation of Arc-Plasma-Induced Turbulence of SF6 and Air Flows in a Converging-Diverging Cylinder (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaya Shigeta, Yuki Inada, Yasunori Tanaka,
  • 学会等名: the 25th International Symposium on Plasma Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Accurate measurement of a two-dimensional line-integrated electron density distribution in irreproducible microscale high-density plasmas (2023)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Shimada, Yuki Inada, Ayumu Ishijima, Keiichi Nakagawa,
  • 学会等名: The 4th University of Toronto, McMaster University and the University of Tokyo (UT2-MAC) Student Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Two-dimensional electron density measurement of ultrafast laser ablation plume with Shack Hartmann sensor (2023)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Shimada, Yuki Inada, Ayumu Ishijima, Keiichi Nakagawa,
  • 学会等名: The 24th International Symposium on Laser Precision Microfabrication
  • 国際学会
• [学会発表] Angle Control Using Corona Discharge Considering Voltage Range Limitations (2023)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashita, Hiroaki Katagiri, Tomoya Kitamura, Yuki Inada, Yutaka Kazoe, Takahiro Nozaki,
  • 学会等名: the 32nd International Symposium on Industrial Electronics (ISIE)
  • 国際学会
• [学会発表] Optical Diagnostics of Electrical Discharge and Insulation in Vacuum (2023)
  • 著者名/発表者名: Akiko Kumada and Yuki Inada,
  • 学会等名: The 30th International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optical Emission Spectroscopy for Plasma Parameter Characterization of Vacuum Arc Cathode Spot (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryoto Itoh, Keito Kunimori, Yasushi Yamano, Akira Daibo, Naoki Asari, Yoshimitsu Niwa, Yo Sasaki, Yuki Inada,
  • 学会等名: The 30th International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV)
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrafast single-shot imaging of plasma produced by two ultrashort pulses focused at different angles and times (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Shimada, T. Saiki, Y. Inada and K. Nakagawa,
  • 学会等名: 11th International Workshop on Warm Dense Matter 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial-Frequency-Resolved Schlieren Method for Turbulence Visualization in Gas Circuit Breaker (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Inada,
  • 学会等名: Mongolia-Japan joint seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 1D distribution measurement of electric field in streamer discharge by EFISH (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Inada,
  • 学会等名: 20th International Symposium on Laser-Aided Plasma Diagnostics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-Speed Sequential Visualization of Arc-Induced Turbulent-like Flow under Air- or SF6-Blasted Steady State Arcs (2023)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirano, Y. Inada, R. Kikuchi, A. Kumada, K. Hidaka, F. Demura, Y. Demura, Y. Nakano, Y. Tanaka, and M. Shigeta,
  • 学会等名: the 23rd International Conference on Gas Discharges and their Applications (GD2023)
  • 国際学会
• [学会発表] COMPUTATIONAL INVESTIGATION OF TURBULENCE GENERATION BY SF6 ARC PLASMA IN A MODEL CIRCUIT BREAKER (2023)
  • 著者名/発表者名: M. Shigeta, Y.Tanaka and Y. Inada,
  • 学会等名: the 23rd International Conference on Gas Discharges and their Applications (GD2023)
  • 国際学会
• [学会発表] TIME-DEPENDENT AND THREE-DIMENSIONAL NUMERICAL SIMULATION OF CARBON-DIOXIDE GAS-BLASTED ARCS IN A NOZZLE (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Fujino, K. Ino, Y. Tanaka, Y. Inada, M. Shigeta and A. Kumada,
  • 学会等名: the 23rd International Conference on Gas Discharges and their Applications (GD2023)
  • 国際学会
• [学会発表] Attitude Control Method Based on Differential Mode Voltage Considering Start Voltage of Corona Discharge (2023)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashita, Hiroaki Katagiri, Tomoya Kitamura, Kazuki Yane, Yuki Inada, Yutaka Kazoe, Koji Fukagata, Takahiro Nozaki,
  • 学会等名: the 49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Electrode’s Shape and Application Voltage on Thrust Generated by Corona Dischargeue (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Katagiri, Shigeki Yashita, Tomoya Kitamura, Yuki Inada, Yutaka Kazoe, Takahiro Nozaki,
  • 学会等名: the 49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of single-filament streamer discharge for comparison with two-dimensional simulation (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ono, Atsushi Komuro, Yuki Inada and Kentaro Tomita,
  • 学会等名: ISPlasma2024/IC-PLANTS2024/APSPT-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Copper Contact Collaborating with SiC MOSFET in Series for Hybrid DCCB in MVDC System (2023)
  • 著者名/発表者名: Hu Long, 全 俊豪, 竹内 希, 稲田 優貴, 大西 亘, 中野 裕介, 山納 康, 兒玉 直人,
  • 学会等名: 放電・プラズマ・パルスパワー/静止器/開閉保護 合同研究会
• [学会発表] 気中開閉器内における熱ガス特性のアーク形状依存性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 平出 優乃介, 稲田 優貴, 西津 章郎, 山口 直哉,
  • 学会等名: 放電・プラズマ・パルスパワー/静止器/開閉保護 合同研究会
• [学会発表] 放電・プラズマ・パルスパワー分野における研究・技術開発 の歩み今後の展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小島 寛樹，佐々木 徹，高橋 克幸，稲田 優貴，中川 雄介，中野 裕介，
  • 学会等名: 令和5年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • 招待講演
• [学会発表] 超臨界CO2中パルスアーク放電プラズマの消失過程の観測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 手島 大智，藤田 真一，稲田 優貴，古里 友宏，
  • 学会等名: 令和5年電気学会基礎・材料・共通部門大会
• [学会発表] 吸収分光法による球雷放電内のOHラジカル絶対密度分布測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 渋谷 侑平，前山 光明，稲田 優貴,
  • 学会等名: 令和5年電気学会基礎・材料・共通部門大会
• [学会発表] サブナノ秒インパルス発生器の実現に向けたパワーSiC MOSFETの活用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 正騎，前山 光明，稲田 優貴,
  • 学会等名: 令和5年電気学会基礎・材料・共通部門大会
• [学会発表] 平板型並列MCS放電を用いたオゾン生成特性の測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 張 子陽，前山 光明，稲田 優貴,
  • 学会等名: 令和5年電気学会基礎・材料・共通部門大会
• [学会発表] 超臨界CO2中プラズマから伝搬する衝撃波の発光現象の観測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 手島 大智，藤田 真一，古里 友宏，稲田 優貴，
  • 学会等名: 第４７回静電気学会全国大会
• [学会発表] 位置分解能を有したヘリウムプラズマジェットの電界ー窒素強度比分布測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐々木元大, 稲田優貴, 前山光明,
  • 学会等名: 放電・プラズマ・パルスパワー研究会
• [学会発表] 数値シミュレーションによる収縮拡大ノズル内アークプラズマ誘発乱流熱輸送の研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 茂田 正哉，稲田 優貴，田中 康規，
  • 学会等名: 第３９回九州・山口プラズマ研究会
• [学会発表] Optimized Operation for Fuse-Semiconductor Hybrid DC Circuit Breaker Based on Real-Time Estimation of Fuse Current-Limiting Status (2023)
  • 著者名/発表者名: Liu Yecheng, 佐々木 怜音, 大西 亘, 小林 泰平, 山田 圭矢, 稲田 優貴, 山納 康, 全 俊豪,
  • 学会等名: 放電・プラズマ・パルスパワー/開閉保護/高電圧合同研究会
• [学会発表] 気中開閉器内部の熱ガス分布による遮断成否の影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 平出 優乃介, 稲田 優貴, 西津 章郎, 山口 直哉,
  • 学会等名: 放電・プラズマ・パルスパワー/開閉保護/高電圧合同研究会
• [学会発表] 球雷放電におけるOH ラジカル密度分布の三次元ダイナミクス (2023)
  • 著者名/発表者名: 渋谷 侑平, 稲田 優貴, 前山 光明,
  • 学会等名: 第25回静電気学会春期講演会
• [学会発表] 照射物体の誘電率に対するプラズマジェット性状依存性の発光分光測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 三上 星空, 稲田 優貴,
  • 学会等名: 第25回静電気学会春期講演会
• [学会発表] 接地対向衝突物体の有無に対する大気圧低温アルゴンプラズマジェットの電界依存性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡本 崚汰, 稲田 優貴, 前山 光明,
  • 学会等名: 令和6年電気学会全国大会
• [学会発表] 球雷放電を用いた水処理への電極表面状態の影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宿谷 佳介, 渋谷 侑平, 稲田 優貴, 前山 光明,
  • 学会等名: 令和6年電気学会全国大会
• [学会発表] Verification of Fuse-Semiconductor Commutation Based on Online Estimation of Fuse Current-Limiting Status, (2023)
  • 著者名/発表者名: Yecheng Liu, Reon Sasaki, Wataru Ohnishi, Takafumi Koseki, Yuki Inada, Yasushi Yamano, Shungo Zen,
  • 学会等名: 令和6年電気学会全国大会
• [学会発表] ハイブリッド直流遮断器の転流回路における半導体スイッチ保護手法の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 桶川 雄生, 竜 虎, 全 俊豪, 竹内 希, 大西 亘, 中野 裕介, 兒玉 直人, 山納 康, 稲田 優貴,
  • 学会等名: 令和6年電気学会全国大会
• [産業財産権] 直流遮断器 (2023)
  • 発明者名: 電力中央研究所,埼玉大,名古屋大,東大,東工大,金沢大
  • 権利者名: 電力中央研究所,埼玉大,名古屋大,東大,東工大,金沢大
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2023-193549