Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

MHD発電 / 航空宇宙機 / 電力発生 / ビームエネルギー / エネルギー変換

本研究では，航空宇宙機搭載用高出力密度電力発生システムの構築に向けての基盤を確立することを目的とし，ビーム（レーザー）支援デトネーションによる高温高圧作動気体を利用する電磁流体力学（MHD）発電に関する原理実証試験に成功するとともに，2次元，3次元非定常数値シミュレーションによりプラズマ電磁流体現象を把握し，高性能化に向けた指針ならびに発電システムを検討し，革新的・独創的成果とともに，所期の目的を達成した。

MHD発電 / エネルギー変換 / 電力発生 / 太陽エネルギー / 電磁流体力学 / プラズマ工学 / プラズマ電磁流体 / プラズマ / 電磁流体 / 高温希ガス / シード剤フリー / 太陽光エネルギー

本研究では，太陽光エネルギーの高度利用を念頭においたクリーンＭＨＤ発電の実現に向けての基盤形成を目的とした。衝撃波管駆動ＭＨＤ発電装置を用いて，シードを用いず純希ガスを作動気体とする高温希ガスプラズマＭＨＤ発電実証試験を行い，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定量的に実証するとともに，太陽光励起レーザーを模擬したCO2レーザー駆動ＭＨＤ発電の原理実証試験を行い，同方式としては世界で初めて発電出力を得ることに成功した。このように，全世界で長い研究経緯をもつＭＨＤ発電研究の中で，全く類を見ない革新的・独創的成果とともに，所期の目的を達成した。

MHD発電 / ディスク形発電機 / 高温希ガス / 非平衡プラズマ / 太陽光エネルギー / 太陽光励起レーザー / エネルギー変換 / 電力発生

本研究では,太陽光を直接利用してレーザー発振する太陽光励起レーザー光を“エネルギーキャリア"と捉え,その電気への高効率エネルギー変換システムの有力候補の1つとしての「太陽光励起レーザー駆動MHD発電の実現」を研究全体構想として抱いている。本研究では,太陽光励起レーザーによる希ガス加熱を衝撃波管装置により模擬し,準定常作動高温希ガスプラズマMHD発電機の基礎物理現象と発電性能を実験的に明らかにすることで,高性能「太陽光励起レーザー駆動MHD発電機」となり得る潜在力を見極めることに焦点を絞っている。
初年度(平成19年度)は,最も本質的な高温希ガスプラズマMHD発電機の基礎物理現象の把握を目的とし,発電機としての基本特性である電圧-電流特性,ならびに発電機内プラズマの発光強度およびその変動と発電特性との関係を明らかにした。結果として,シード剤を用いない高温の希ガスプラズマを用いて,従来のシードプラズマMHD発電機に匹敵する,もしくはそれ以上の性能が実証された。
最終年度(平成20年度)は,初年度の成果を基盤に,運転条件が発電特性に与える影響を明らかにし,発電性能の把握とその高性能化を図るための方策・指針を明確にした。特に,発電性能の最高値を与える最適作動気体温度や最適印加磁束密度が存在することを初めて明らかにしたことや,一方で,数値シミュレーションから実験結果を評価し,得られた結果に妥当性があることを示したことは,学術的にも意義深く,特筆に値する。
本研究課題で得られた結果は,全世界で長い研究経緯をもつMHD発電研究の中で,全く類を見ない独創的成果となっており,新たな展開を図る上で貴重な基盤を築いたといえ,萌芽研究として相応しい成果をあげたと自己評価している。

MHD発電 / 高効率発電 / 環境適合 / エネルギー変換 / 電磁流体 / プラズマ応用 / ディスク形発電機 / 非平衡プラズマ / 等エトロピー効率 / エンタルピー抽出率 / Large Eddy Simulation / 電力発生

本研究では、クローズドサイクルMHD発電の実用化に向けて、「MHD発電機の実用高度化」研究を戦略的に推進した。衝撃波管駆動MHD発電実験装置、および高精度電磁流体数値シミュレーションを駆使して、類似の発電システムの中では世界最高の発電出力密度を達成するとともに、発電機形状の改良による発電性能の向上を実証し、理論的裏付けとともに,更なる性能向上に向けての確度の高いロードマップを提示することができた。

【研究分担者】
村上朝之	東京工業大学	大学院総合理工学研究科	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
村上朝之	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	助教	(Kakenデータベース)