Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

月，火星を想定した有人宇宙活動における固体プラスチック材料の火災安全性を評価するため，ロッド状のPMMAに対して燃焼試験を実施した．一様流中に設置された押出型あるいはキャスト型PMMAを材料とし，流れの酸素濃度を変化させることで消炎する限界酸素濃度を求めた．重力に起因する浮力の影響を評価するため，遠心機に燃焼容器を配置した実験装置を設計製作し，限界酸素濃度を測定した．本年度は溶融成分が限定的なキャスト型PMMAに着目し，4mm，6mm，および10mmのロッドに対し，通常重力，2Gおよび4Gの環境で実験を行った．結果として，重力の増大と共に同流速において消炎する限界酸素濃度が大きくなることが示された．これは，重力の増大と共に浮力起因の流れが強くなったためである．ロッド径が大きくなると限界酸素濃度が増大した．これはロッド内の熱伝導が面積の増大につれて増大したためと考えられる．これらのロッド燃焼試験結果に対し，エネルギーバランスや浮力に起因する流速の影響を考慮した限界酸素濃度の物理モデルを構築した．それに対し，ベイズ統計的アプローチである，マルコフ連鎖モンテカルロ法によるパラメータの影響評価を行った．重力の大きいところでは誤差が少なく，低流速域でモデル誤差が大きくなった．さらに，月および火星の重力における限界酸素濃度の予測を行った．その結果，低流速で輻射消炎が支配的となる領域において，予測誤差が大きくなる結果が得られた．これらは低流速および低重力におけるデータがないことに起因する．本結果から，微小重力や低重力の実験を実施することで，ベイズ更新によりこれらのモデルの精度が高くなることが想定される．本研究では，概ねPMMAロッドの限界酸素濃度の挙動を様々な重力レベルに関して予測することが可能であり，様々な環境での材料の火災安全を評価することができた．

【研究分担者】
津江光洋	東京大学	大学院工学系研究科(工学部)	教授	(Kakenデータベース)