静電浮遊炉技術実証

更新 2020年7月31日

石川 毅彦 ISHIKAWA Takehiko

ELF TechDemoTechnical Demonstration of Electrostatic Levitation Furnace

実施中
宇宙利用/実験期間 2016年 ~
研究目的 微小重力環境に設置された静電浮遊炉は、地上では浮遊させることが困難な高融点酸化物の熱物性(密度、粘性、表面張力)を計測する能力を有することを実証すること、また実際に2000℃を超える融点を持つ高融点酸化物の熱物性データを取得することが目的です。
宇宙利用/実験内容 静電浮遊炉内部の電極に高電圧を印加し、静電気力で実験試料を浮遊させます。その後、浮遊した試料にレーザーを照射し、溶かします。電極に印加する電圧に正弦波を重畳することにより液体試料に振動を励起し、その共振周波数から表面張力を算出します。さらに正弦波電圧の印加を止めた後の液体試料の振動の減衰具合から粘性を算出します。その後レーザをOFFしますが、その際の試料の寸法を画像解析し体積を求めます。試料は地上に回収し質量を計測することにより密度を算出します。
期待される利用/研究成果 高い融点を持つ酸化物は、タービンブレードのコーティング材料として使われており、その製造(溶射)プロセスの数値シミュレーションによる最適化には、熱物性データが必要となります。また、原子炉のシビアアクシデントの評価にも高温で溶融する酸化物のデータが必要です。2000℃を越える酸化物融体の熱物性データを取る方法は非常に少なく、国際宇宙ステーションでこうしたデータが取得できることを実証します。

関連トピックス

研究論文
雑誌名
International Journal of Microgravity Science and Application Volume 37 (2020) Issue 3
論文名
著者名
H. Oda, C. Koyama, M. Ohshio, H. Saruwatari, T. Ishikawa
DOI
10.15011/ijmsa.37.3.370302
雑誌名
NPG Asia Materials 12, Article number: 43 (2020)
論文名
著者名
Koyama C, Tahara S, Kohara S, Onodera Y, Didrik R. Småbråten, Sverre M. Selbach, Jaakko Akola, Ishikawa T, Masuno A, Mizuno A, Okada J, Watanabe Y, Nakata Y, Ohara K, Tamaru H, Oda H, Obayashi I, Hiraoka Y, Sakata O
DOI
10.1038/s41427-020-0220-0
雑誌名
High Temp.- High Press 49 (2020), 5-15.
論文名
著者名
T. Ishikawa, C. Koyama, H. Saruwatari, H. Tamaru, H. Oda, M. Ohshio, Y. Nakamura, Y. Watanabe, Y. Nakata
雑誌名
Microgravity Science and Technology 2018 October 1; 30(5): 643-651.
論文名
著者名
Tamaru H, Koyama C, Saruwatari H, Nakamura Y, Ishikawa T, Takada T.
DOI
10.1007/s12217-018-9631-8.
雑誌名
Int. J. Microgravity Sci. Appl. 35 (2018), 350205.
論文名
著者名
T. Ishikawa, C. Koyama, H. Tamaru, H. Saruwatari, M. Ohshio, Y. Nakamura,
DOI
10.15011//jasma.35.350205
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関連リンク

微小重力環境を利用した材料プロセッシングや実験装置の技術研究など、現在行っている研究を主に紹介します。

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