研究所・研究センター一覧

九州大学応用力学研究所

Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University
  • 第1部会
  • 共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


所長
花田 和明
Hanada, Kazuaki
キーワード
応用力学、核融合力学、新エネルギー力学、地球環境力学
住所
〒816-8580
福岡県春日市春日公園6-1
エネルギー問題と環境問題の解決

九州大学応用力学研究所は1951年に設立されました。1997年には「力学に関する学理及びその応用の研究」を目的とする全国共同利用研究所として改組され再スタートしました。力学とその応用に関する先端的課題について全国・世界の研究者と協力することで、21世紀の人類にとって極めて重要な課題である地球環境とエネルギー問題の解決に向けて取り組んできました。2013年度からは自然エネルギー統合利用センターが設置され、2017年度に更新された大気海洋環境研究センター、高温プラズマ理工学研究センターと合わせて3部門3センター体制を整えております。2010年に続き、2016年にも応用力学共同研究拠点に認定され、新エネルギー力学、地球環境力学、核融合力学に関する共同利用研究・研究集会及び国際共同研究を実施しています。

平成28年度の研究活動内容及び成果


電気自動車や電車に利用されるパワー半導体の需要が、年々増加しています。シリコン結晶は、直流と交流または交流と交流の電力変換に必須の半導体材料です。昨今、このパワー半導体で消費される電力量の低減が、環境問題とエネルギー問題の観点から期待されています。本研究は、従来使用されているパワー半導体の電力変換効率を、さらに向上することにより、省エネルギー、そして創エネルギーの実現を目標としています。このために、シリコン高効率半導体の結晶成長とそのシミュレーションにより、超高純度のシリコン単結晶の育成法を確立し、その有用性の実証を行っております。

O, SiO, C and CO were predicted according the dynamic thermal and flow fields

O, SiO, C and CO were predicted according the dynamic thermal and flow fields

1<sup>st</sup> stage of Si melting & mesh deformation

1st stage of Si melting & mesh deformation

2<sup>nd</sup> stage of Si melting & mesh deformation

2nd stage of Si melting & mesh deformation

プラズマ閉じ込めの研究分野では、ドリフト波などに起因する微視的乱流がメソ・マクロスケールの構造を生成し、乱流プラズマの大域的な結合を生み出していることが明らかになっています。そのため、乱流を従来のように局所的ではなく大域的に「場」として捉えるべき時代が到来しています。直線装置PANTAにおいて、乱流を場として計測するためのトモグラフィーシステムのプロトタイプを設置し、試行を行ないました。その結果、有為な乱流の計測結果を得ることことに成功し、トモグラフィーが乱流場計測法として有効であることが示されました。

図1. トモグラフィーシステム及び計測の概念図

図1. トモグラフィーシステム及び計測の概念図

図2. トモグラフィー計測結果の一例

図2. トモグラフィー計測結果の一例

海洋を漂流・漂着するゴミの約70%を占める廃プラスチックは、漂着した海岸での紫外線や熱による劣化で次第に微細片化したのち、再び海洋を漂流していきます。大きさが5 mmを下回った微細プラスチック片は「マイクロプラスチック」と呼ばれ、表面に吸着した汚染物質が誤食を介して海洋生物に入り込むなど、海洋生態系への悪影響が危惧されています。南極海や太平洋、あるいは東アジア縁辺海での浮遊量調査を行うとともに、将来の浮遊量を予測する数値モデリングに取り組んでいます。

南極海での測点と濃度

南極海での測点と濃度

採集した微細編の写真と、サイズ別浮遊濃度

採集した微細編の写真と、サイズ別浮遊濃度

社会との連携


中央官庁、学術団体等のエネルギー・環境問題等の数々の委員会において、国内外の政策形成や学術振興等に貢献しています。
越境環境問題などに関するの市民向け講座を開催しているほか、多数の学内外の公開講座において発表を行っています。例年6月にはRIAMフォーラムを開催し、所内ならびに共同利用研究の成果を発表しています。また、例年5月に所内開放を行い、研究成果ならびに関連施設を見学や議論を通して、研究所に関する理解を深めていただいています。
民間企業との共同研究・委託研究を積極的に推進し、科学技術の実用化・産業化に貢献しています。
汚染物質PM2.5と黄砂の飛来予測を毎日更新し、天気予報等を通じて研究成果を社会還元しております。

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