低環境負荷シードフリー高効率ＭＨＤ発電の高性能化実証研究

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本研究は，低環境負荷シードフリー高効率ＭＨＤ発電の実用化を見据えた高性能化実証を推進し，その開発ロードマップを確固たるものにすることを目的としている。本研究課題での学術的問いは，既往研究では未到の 1)予備電離（希ガスプラズマ生成）の高効率化 と 2)発電機内プラズマの最適化 を実証・達成することである。昨年度（令和3年度）は，1)予備電離希ガスプラズマＭＨＤ発電におけるプラズマ流体諸量の把握と高度化，ならびに2)数値シミュレーションによる発電機内プラズマの挙動解析と性能評価に取り組んだ。これらの成果を受けて，本年度は，下記の大きく3点に焦点を絞って遂行し，本研究を一層推進した。1）希ガスプラズマ生成に必要な電力（正味の予備電離電力）の見積もりと発電性能の統一的な評価 ： 発電性能のより正確な評価，特に数値シミュレーションとの比較においては，希ガスプラズマ生成に必要な電力（正味の予備電離電力）の見積もりが不可欠となっている。ここでは，実験で得られる計測諸量から正味の予備電離電力を評価する方法を構築し，それを評価軸として発電性能の統一的な評価を試みた。2）キセノンシードのプラズマ挙動と発電性能に与える効果 ： ネオンに添加するキセノンのモル分率（シード率）を変化させた発電実験を行い，プラズマ構造や発電性能，また正味の予備電離電力に与えるシード率の依存性をより詳細に明らかにした。3）数値計算による実験結果の理論的裏付けと評価：これまでの研究実績から，本研究で提案するアルカリ金属シードフリー方式の発電実証および数値シミュレーションの高度化が進展したことから，実験で使用する発電機，実験条件を模擬した数値シミュレーションを行い，特に作動気体にアルゴンを使用した発電実験結果の理論的裏付け，実験方針への定量的フィードバック，また改善に向けた具体的な提案を行った。