炉心溶融により生じる水素デトネーションの基礎的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11695043
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 坪井 孝夫 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70017937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三宅 淳巳 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (60174140) ; 宇高 義郎 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50114856) ; 小川 輝繁 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50017935) ; 石井 一洋 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (20251754)
• Keywords: デトネーション / デフラグレーション / DDT / 衝撃波 / 燃焼波 / 水素混合気

Research Abstract

炉心溶融時に生ずるデトネーションに関して、本年度は主として下記の研究を行った。
1.水素デトネーションの狭い間隙内における伝播挙動
2.水素一酸素混合気のDDT機構の解明
1の研究は、生じたデトネーションが構造物間の狭い空間を伝播する際の挙動を調べたものである。昨年度の結果より、間隙長一定の場合に、デトネーションのセルサイズが同一であっても混合気の組成によって伝播形態が大きく異なる結果を得ているが、本年度は混合気の組成を大きく変化させて、当量比、窒素およびアルゴン希釈割合が伝播に及ぼす影響について調べた。その結果、同一のセルサイズに対しては水素過剰混合気の方が間隙内における速度欠損が大きいことかわかった。また同一希釈量では、窒素希釈の方かアルゴン希釈よりも間隙内速度欠損が大きく、デトネーションか減衰しやすい結果が得られた。2の研究は、水素混合気において積極的にDDT過程を引き起こすことにより、デトネーションに遷移しやすい条件を探すものである。デトネーション管端にステンレスチューブを複数本最密になるよう挿入し、チューブ内径および長さがDDT過程に及ぼす影響について調べたものである。その結果、チューブの挿入によりDDT距離が大幅に短縮されること、外径4.4mmおよび外径7.0mmのチューブではDDT距離は大きく変化しないものの、前者の場合は早期にDDTが起こることがわかった。
また、上記研究の遂行にあたり、平成13年9月より約3ヶ月間、アーヘン工科大学衝撃波研究所ヨルグ・ビークリング助手を本学に招聰して共同実験を行った。さらに、平成13年9月より約2ヶ月問、共同研究者であるアーヘン工科大学衝撃波研究所ハンス・グレーニッヒ教授を本学に招聰し。研究成果の交換および研究取り纏めに関する打合せを行った。

Research Products

• [Publications] T.Tsuboi, K.Ishii, K.Fujita, H.Oliver, H.Gronig: "Propagation Limit of Detonation in Hydrogen-Air Mixtures"Proceedings of the First International Symposium on Advanced Fluid Information AFI 2001. 573-578 (2001)
• [Publications] K.Ishii, Y.Shimizu, T.Tsuboi, M.Weber, H.Olivier, H.Gronig: "Behavior of Detonatons Propagating in Narrow Gaps"Chemical Physics Reports. Vol.6. 28-33 (2001)
• [Publications] 田中, 石井, 坪井: "デトネーション遷移距離の短縮に関する研究"平成39回燃焼シンポジウム講演論文集. 461-462 (2001)
• [Publications] 伊藤, 石井, 坪井: "水素デトネーションの間隙内における挙動"平成13年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2002)
• [Publications] 田中, 石井, 坪井: "マルチプルチューブにおけるDDT距離の短縮機構"平成13年度衝撃波シンポジウム. (発表予定). (2002)