水中プラズマの基礎物性と応用技術

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「水中プラズマの基礎研究により、その物性を明らかにし、革新的な技術開発への道筋をつける」ことが本研究の目的であった。このために、まず、プラズマの基礎的なパラメータである温度・密度について分光計測により、明らかにした。温度に関してはOHラジカルからの微細スペクトル(306-312nm)を計測し、計算コード(LIFBASE)による結果とフィッティングした。この結果から、3400-3800Kであることが明らかとなった。密度に関してはHβ線のシュタルク広がりから評価が出来、3×10^20m^-3であることが明らかになった。これらのパラメータから見積もった電離度は1.5×10^-4であった。低温のプラズマでは通常のことであるが、本プラズマも弱電離プラズマである。OHラジカル量が入射電力とともに大きくなることが分光計測から明らかとなった。メチレンブルーの分解もそれにともなって大きくなっている。メチレンブルー水溶液をプラズマに晒した後、直後と十分な時間経過後(3週間後)では3週間後の分解量が大きい。この原因を追及するため、オゾンと過酸化水素といった活性種についても評価した。それぞれの溶存計を用い、計測したところ、200ccの純水に300W・4分30秒の高周波印加に対して、過酸化水素は0.9mg/l、オゾンは4mg/lの濃度であった。これらの結果から、オゾンや過酸化水素といった反応速度の遅い活性種によって、長い時間を経過して分解が進んだものと推定している。他エネルギーの重畳では500kHz・3kWの高周波磁場を印加したが、特別な変化が確認できなかった。