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ISASメールマガジン

ISASメールマガジン 第428号

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ISASメールマガジン   第428号       【 発行日− 12.12.04 】
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★こんにちは、山本です。

 先週30日は、相模原キャンパス近隣にお住まいの方には、ご迷惑・ご心配をおかけしました。

 実は、私は30日は休暇で、朝から出かけていて夜8時過ぎに帰宅したところへ、ISASの近くに住んでいる友人から電話があり、そのときに 【ガス発生】を知りました。

 TVやネットのニュースでも 流れていたようですが、出勤時とは異なり、

携帯電話は 通話のみ(いわゆるガラパゴス携帯)
PCには 半日以上近寄らず
TVも見ない

と言った状態で、古い友人にまで心配を懸けてしまいました。

2012年も師走に突入しました。 気を取り直して

 今週は、宇宙飛翔工学研究系の羽生宏人(はぶ・ひろと)さんです。

── INDEX──────────────────────────────
★01:カップラーメンのテクノロジーを味見する
☆02:相模原キャンパス 特殊実験棟におけるガス発生にかかる安全措置完了について
☆03:宇宙学校・ののいち(12月15日(土))
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★01:カップラーメンのテクノロジーを味見する

 メールマガジンの読者が1万人以上いらっしゃると知って、気持ちを引き締めて原稿を書こうと思っていましたら、なかなかテーマが絞り込めずにあっという間に原稿の締切り間際になってしまいました。

・・・というと聞こえがいいのですが、私はどうも締切りが近づかないとエンジンが掛からない性質なので、実はいつものことであると白状しておきます。


 さて、いつものバケガク(化学)の話題です。私は基本的に実験系の研究者なものですから、モノがないと熱くなれません。そんな私を近頃熱くさせているのが微粒子製作です。微粒子といっても、対象は火薬の原料ですから安全第一で検討を進めなければなりません。気持ちは熱くなってもここは着火しないよう冷静に...


 ところで、皆さんはカップラーメンなどに使われる粉末スープがどのように製造されているかご存知でしょうか。すべてが同じかどうか分かりませんが、その多くはスプレードライという方法を使って液体に含まれる成分を粉にしています。

専門企業の方に伺いますと、粉ミルクなども同じような製法が用いられているそうです。背丈を上回る大きな容器の中に液体をノズルまたは小円盤の回転などで霧化し、温風で巻き上げながら水分を飛ばして粉にします。


 この方法を火薬成分の製造に応用しようと考えまして、ごく少量の試作に挑戦することにしました。そもそも粉(微粒子)になるのだろうか、という疑問を解消するためです。宇宙研の実験室で自ら水溶液を調製しまして、これをある企業に持ち込んで試作をお願いしました。

原料は過塩素酸アンモニウム(AP)と硝酸アンモニウム(AN)の2つで、これらをある配合で水に溶かして水溶液にします。APとANは、低温ガス発生剤用固体推進薬の研究に用いています。

APは実用の固体ロケット推進薬の原料です。一方、ANは化学肥料や産業爆薬で広く使用されている材料で、キロ単価は非常に安いものです。


 話は少し遡りますが、微粒化試験着手前に、推進薬の試作にあたってAPとANの最適配合比を化学平衡計算で調べました。
(ISASニュースでも少し述べています。
ISASニュース2011年10月号 宇宙科学最前線:進化を続ける固体ロケット推進薬
 ⇒ http://www.isas.jaxa.jp/ISASnews/No.367/ISASnews367.pdf
 ⇒ http://www.isas.jaxa.jp/j/forefront/2011/habu/index.shtml

計算結果から狙ったガス温度にするための配合比を見つけ、実際に推進薬を試作してみたところ、少しクセのある燃焼特性を持っていることが分かりました。ANについては一般に吸湿性が高く、潮解する性質を持っていることなどが知られておりまして、実用に向けては解決しなければならない課題がいくつかあります。


 いずれにしてもこの研究には課題がたくさんあるので、この際ANとAPを別々に使うのではなく、共晶化して新しい物質にしまおう、というのがこの研究におけるアイデアです。

ANを調達してそのまま使うのでは技術的にはあまり面白くありませんし、材料の付加価値も高まりません。上述したスプレードライ法を活用して、APとANの混合比や製造する粒子の大きさを任意にコントロールできれば面白いですし、応用の幅も広がりそうです。


 初回の微粒子サンプル試作では平均粒径50μmの比較的球形に近い形状の粒子が得られました。熱分析でこの粒子の性質を調べたところ、APでもなくANでもない固有の性質を持っていることが分かりました。

つまり、双方の結晶が水の中でバラバラになって、新たな結晶を構築したことを意味しています。すなわち共晶の状態です。おそらくこれを使った固体推進薬はAPとANそれぞれを混合したものと異なる燃焼速度特性を有しているものと考えられます。今後の燃焼試験が楽しみになってきました。


 目下の課題は、粒子の大きさを自在に制御することです。固体推進薬にはさまざまな粒度の材料を混和しなければならないので、スプレードライの技術をもっと詳しく調べて、粒度コントロールの最適条件を見出したいと考えています。

萌芽研究の段階は分からないことだらけで右往左往することが多いです。火薬の原料をスプレードライで仕上げるとなれば、装置を貸してくださる企業さんも慎重になりますし、そもそも安全性をどう確保するかという問題に直面します。こういった課題を一つ一つ解決しながら前進させていかなければなりません。

研究の進捗はまた次の機会にご報告させていただこうと思います。

(羽生宏人、はぶ・ひろと)

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※※※ ☆02以降の項目は省略します(発行当時のトピックス等のため) ※※※