東北大学工学研究科 電気エネルギーシステム専攻 高温電磁流体工学研究室 安藤・高橋研究室

 

研究紹介

研究内容紹介

 21世紀の宇宙開発や新エネルギー源としての核融合開発など、先進科学にとって高密度プラズマ研究は非常に重要です。

 私達の研究室は電離気体である"プラズマ"を用い、"宇宙、エネルギー、環境"を3つ.のキーワードとして研究を行っています。 ,br /
 プラズマは、プラズマテレビなどの民生品や半導体プロセスや新物質の創製などさまざまな分野で研究され実用化もされています。
 東北大学でも電子・応物・情報系以外でプラズマを利用、あるいは、研究しているいくつかの研究室がありますが、特に私達はプラズマを用いた基礎実験や工学応用を目指した実験を行っています。

 現在、高密度電磁流体実験装置(HITOP: HIgh density TOhoku Plasma)ではMPD: Magneto-Plasma-Dynamic thrusterと呼ばれる電磁加速型の推進機を用いて、電気推進機の性能向上を目指した研究や、プラズマの加速機構に関する研究を行っています。電気推進機にはいくつか種類はありますが、その中でもMPDは推力が比較的大きいという特徴を有しており、将来の有人宇宙探査用のエンジンとして期待されています。

エネルギーをテーマとした研究としては核融合発電に関連したものを行っています。 核融合反応を起こすには1億度もの超高温が必要で、これを実現するために現在NBI (Neutral Beam Injection)システムと呼ばれる加熱装置が国際的に盛んに研究されています。本研究室では、このNBIシステムの中でも特に高周波プラズマを用いた負イオン源の開発や中性化セルのシミュレーションによる研究が行われています。

また、本研究室では高周波プラズマ生成法の一種であるヘリコンプラズマをはじめとした、各種プラズマ生成・制御技術の理工学的研究にも注力しています。人工衛星・惑星探査機等に用いられる電気推進機の開発に関連して、無電極方式であるヘリコンプラズマスラスタ、大電力電気推進機開発を目指したヘリコンMPDスラスタ等の磁気ノズルスラスタに関する先駆的な研究を行ってきています。また高密度プラズマ発生技術は、半導体、MEMSなどの各種プロセス装置に不可欠なものとなっており、最適なプラズマ源の開発などに関する研究も行っています。プラズマ物理の理解とその工学的応用を両立しながら、実験室でのものづくり、実験機器制御、データ解析、物理的解釈と数値解析等を、国内外の研究機関とも一部連携しながら進めています。

 さらに近年では、希薄な気体中のプラズマだけでなく大気圧下でプラズマを生成する大気圧プラズマも注目されています。応用研究としては、プラズマ中の高エネルギー粒子が排気ガスや有害物質の分解などを促進することから汚染水処理といった環境面での応用や、航空機の翼の上でプラズマを発生させることで流れる気流を操り、揚力を得るという航空分野への応用など幅広い分野への研究が進められています。また、応用だけでなく基礎研究として大気圧プラズマの一形態であるストリーマ放電について加熱メカニズムの解明を行うなど物理現象そのものを突き詰めていく研究もおこなわれています。

 現在、当研究室では以下の研究テーマについて実験研究を行っています。

♦ 研究テーマ

3年生の方へ・・・・電気系HPの記事と、研究室の紹介用資料もあわせてご覧下さい。