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本研究では、飛躍的に高い発電効率が期待できるプラズマMHD発電機の性能向上を研究目的とした。平成9年度から11年度の3年間にわたる科学研究費の補助により、当初の予想を上回る大きな成果を得ることができた。
平成9年度は、発電機の形状の最適化、すなわち断面積比の最適化を行い、世界最高の断熱効率46.5%を得ることができた。同時に、出力密度も140MW/m^3と高い値が得られ、出力密度の実用化目標を達成することができた。それと同時に、断面積比が小さい場合には、さらに、エンタルピー抽出率(=電気出力/熱入力)を向上させる必要があることを示した。
平成10年度は、エンタルピー抽出率を向上させるため、発電機の入口に旋回流を導入する方法を採用した。旋回流導入用のベーンに新たな概念を提案し、この概念に基づいてベーンを作成し、これを発電機内のノズル内部に設置し、実験を行った。その結果、エンタルピー抽出率(電気出力/熱入力)25.7%、断熱効率54.3%が得られ、それまでの性能を大幅に更新することができた。さらに、出力も759kWという非常に大きな値が得られ、プラズマMHD発電の研究の歴史に記録される優れた成果を得ることができた。
平成11年度は、さらに高性能な発電機を設計するために必要なデータを蓄積するため、MHD発電機内の諸現象を詳しく調べた。その結果、入口旋回流を導入した場合には、正の旋回流が高く保たれたること、またマッハ数が全域で超音速に維持されるため、高性能の発電性能が得られたことが明らかにできた。また、プラズマの揺らぎの原因がシード率の揺らぎにもあることをつきとめ、高性能化のためには、シード率の揺らぎを小さく抑えることが重要であることを見出した。
以上のように、本研究によりプラズマMHD発電機の性能が飛躍的に向上する共に、発電機内諸現象についても多くの新しい知見を得ることができた。今後、これらの知見を活用する新たなる研究の展開が望まれる。

【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】
岡村哲至	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
奥野喜裕 (奥野善裕)	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
椛島成治 (椛島茂治	椛島成活)	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
デバシスビスワス	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	客員助教授
大柿久美子	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	教務技官	(Kakenデータベース)
末包哲也	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
大久保雅章	東京工業大学	原子炉工学研究所	助手	(Kakenデータベース)