2013 Fiscal Year Annual Research Report
太陽光エネルギー高度利用型クリーンＭＨＤ発電の新展開に向けた基盤形成
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22246130
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
奥野 喜裕 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (10194507)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 朝之 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (20323818)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | MHD発電 / エネルギー変換 / 電力発生 / 太陽エネルギー / プラズマ / 電磁流体 / 高温希ガス / シード剤フリー |
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| Research Abstract |
平成22年度（初年度）～ 25年度の4年間の研究成果から，本研究は当初の計画通り順調に進展しており，まずリニア形状ファラデー型発電機を用いた衝撃波管駆動高温希ガスプラズマＭＨＤ発電実証実験において，希ガス（アルゴン）入口全温度～9,000K，圧力～0.105MPa, 磁束密度 4T の下で，ＭＨＤ発電機の電圧-電流特性を明らかにし，最大発電出力16.7kW，エンタルピー抽出率12.9％，出力密度235MW/m3（4番電極領域）を達成し，先導研究で実績のあるディスク形状発電機に匹敵し，かつ従前のシードプラズマ発電機と同等以上の発電性能を有することを世界で初めて定量的に実証した。特に本年度は，負荷結線方式の違いによる発電特性を明らかにするとともに、数値計算による性能評価を重点的に行い、実験で得られた発電性能や発電機内プラズマ電磁流体挙動が数値計算からよく説明できることを示し、本実験結果が極めて妥当であることを明らかにした。また，レーザー駆動を模擬したパルス放電による高温希ガスプラズマＭＨＤ発電実証試験を進め，出力の絶対値そのものは低いものの，同方式としては初めて発電出力が得られることを確実なものとした。このパルス熱源駆動方式に対する数値計算を行い、実験結果が概ね妥当であることを示した。更に，レーザー駆動MHD発電機ならびに発電システムに関する数値計算を進めるとともに，当初の予定通り，実際にCO2レーザーを用いた発電実験に着手し，その熱流体基礎特性の把握に努めた。これらの成果は，本研究課題の最終取りまとめに向けて確固たる基盤を確立したといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究実績は「研究実績の概要」で述べたとおりであり，本研究の本質であるクリーンＭＨＤ発電（エネルギー源はもちろんのこと，作動気体を希ガスとし，従来型のアルカリ金属等のシード剤を一切不要とする）の実現可能性とその高性能化を世界に先駆けて実証できる段階に至っており，また当初の計画通り，次の研究ステップとなるレーザー駆動を模擬したパルス熱源駆動温希ガスＭＨＤ発電実証試験に成功し，最終ステップとなるCO2レーザーを用いた発電実験にも着手している。更に，このレーザー駆動MHD発電機ならびに発電システムに関する数値計算による性能評価も進展しており，研究全体の目的達成に向けて「おおむね順調に進展している」と判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は当初の計画通り順調に進展しており，来年度は最終年度となることから，これまでの成果（「研究実績の概要」）を受けて，下記の研究を完成させ，評価を行い，本研究の更なる発展に向けて総括を行う。
１）パルス放電による高温希ガスプラズマＭＨＤ発電実証試験とその高性能化：レーザー駆動を模擬したパルス放電による高温希ガスプラズマＭＨＤ発電実証試験において，確実かつ高性能なＭＨＤ発電実証へと研究を展開し，研究目的の達成に向けての見通しを確立する。一方で，数値シミュレーションによる性能予測を高度化し，更なる高性能化に向けてその方向性を確立する。
２）CO2レーザー起動高温希ガスプラズマＭＨＤ発電実証試験とその高性能化：最終形態となるレーザー駆動ＭＨＤ発電方式の原理実証試験を行うとともに，数値計算によりその性能評価と性能向上に向けての方針，また将来の発電システムとしての展開を図る。
３) 本研究の総括：5年間にわたる本研究を真摯に評価し，本研究の更なる発展に向けて総括を行う。
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