衝撃波中における窒素,酸素原子,OHラジカルなど活性化学種の反応に関する研究

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反応性気体中の衝撃波現象の解析、モデリングには高温における酸化などの化学反応のメカニズムおよび個々の素反応の速度定数に関する情報が不可欠である。本研究では、2000K以上の高温の酸化反応において重要である窒素および酸素原子、またOHラジカルなどの活性種を含む素反応の速度定数の値を正確に決定することを目的とした。実験には入射型および反射型の2本の衝撃波管を用い、測定には、1)検出感度の高い原子共鳴吸収法を用い、O、H、N原子などの濃度変化を測定すると共に、2)cw COレ-ザ-を吸収光源としてNOの高感度検出を行った。3)更に、酸素原子あるいはOHラジカルとフェニルラジカルの反応についての知見を得るため、C‐H伸縮による3.39μmおよびCOの4.87μmあるいはCO_2の4.25μmの2色の赤外発光を同時測定した。1)高温反応として、先ず衝撃波管を用い、水素とNO系の反応の実験を行った。これらの実験結果と今日までに堤案されている反応機構、素反応速度定数を用いたシュレ-ションとの比較を行った。その結果、計算値は、反応物であるNOの消費速度に関しては実測値より速く、生成物であるN、O原子の生成速度は実測値よりおそくなった。これらの現象に対する素反応の感度テストを行い、シュミレ-ションの結果と比較して高温における窒素原子とNO、水素原子とNOおよび水素の再結合の三つの反応速度の決定を行うことができた。2)我々は以前1500‐2500Kにおける水素の酸化反応の素反応速度定数について検討を行ったが、3000‐3500Kで実験を行い、以前の素反応速度定数値を高温部まで外挿できないことが明らかになりつつある。3)高温におけるフェニルラジカルと活性種の反応についてもデ-タが得られつつある。4)励起種の反応としてはN_2、O_2、NO、N_2O等のマイクロ波放電流通法の実験を行い、紫外可視発光のスペクトル測定、CARS法による結果が得られつつある。