麻豆原创

?常で使うガスコンロやガスストーブの炎、ちょっと癒されたいときのろうそくの炎、これからの季節にぴったりのバーベキューグリルの炎�D― ボウッとついてはゆらゆら揺らめく炎は、ついつい無心で眺めたくなるもの。実は、ぼーっとしていると見逃してしまう一瞬の姿にこそ、燃焼の研究を進めるためのヒントが詰まっています。ハイスピードカメラでその姿を捉えて観察し、物が燃えるメカニズムの詳細に迫るのは、大学院工学研究院 教授の藤田修さん。奥深き燃焼の世界についてお話しいただきました。

【梶井宏树?颁辞厂罢贰笔博士研究员】

まず、藤田さんの研究についてお愿いします。

无重力での燃焼现象の理解、宇宙船の中の火灾安全、アルコールやアンモニアといった代替燃料の燃焼特性の理解といったテーマに、実験による観察から取り组んでいます。例えばこの写真は、无重力条件でのロウソクの燃焼を撮影したものです。砂川市に20年ほど前まであった世界一の落下実験施设で撮影しました。オレンジ色に辉く内炎とその周りを薄く囲う青色の外炎のコントラストが美しいとても魅力的な一枚です。

ものを燃やしたときにはいろいろな现象が起こりますが、実はまだまだわからないことばかりです。それらがなぜ起こるのかを明らかにしたいというのが一番の思いとしてあります。

その「わからない」を考えるために、肉眼での直接的な観察では见逃してしまう炎の一瞬の姿を高速度撮影で捉えることが大切なのですね。それにしても実に魅力的な写真です。

実験による现象の丁寧な観察は、メカニズムを明らかにするために重要です。しっかりと条件定めて、その中で起こる一瞬一瞬の现象を映像として捉え、それを何回も何回も繰り返し见て、いろいろと考えてはまた见直して……そうする中で思いついた仮説を検証するような、また别の実験を设计していくというのが私自身の手法です。最终的には、研究室で共同研究をしている先生方が得意とするシミュレーションの结果を合わせるなどして论文として外に出します。

例えば、火力発电所の燃焼効率や安全性の向上には、燃焼室と呼ばれる気体状态の燃料が燃える部分での炎の不安定性が问题となります。炎の瞬间の姿を捉えて、何が起こっているのかに迫ることで解决への糸口が见つかります。これは化石燃料を用いる场合に限らず、炭素を含まない代替燃料を用いる场合も同様です。

燃焼に対して、「物质が酸素と结びつくときに热や光を出す现象」という一般的な説明だけで终わらせるにはもったいない奥深さを感じます。

燃焼を学术的に説明すると、「化学反応を伴う热と物质の移动现象」ということができます。燃料と酸素の化学反応によって热や流れが生まれ、热や流れによって化学反応も影响を受けるといった具合に、化学反応と物理现象が极めて复雑な相互作用を织りなしています。これがとてもユニークであり、现象の理解を难しくしている点でもあります。热の移动の理解には热力学、燃料や空気の流れの理解には流体力学が欠かせません。それらだけでもう十分难しいのですが、加えて化学反応の理解が必要となって、それはもう、理论だけでは全部わからないような世界です。「きっとこうなるだろう」と予想して撮った写真をいざみると、「なんじゃこりゃ?！（笑）」となる思いもよらない结果がでてきます。

麻豆原创として、やればやるほど面白いことが出てきて、それが研究者を饱きさせない。そういうところが燃焼研究の魅力ですね。また、社会にとって欠かせない技术でもあるので、科学的な好奇心を追求していくことが技术的な応用につながりやすいことも嬉しいです。

燃焼は身近ないたるところで见られる现象ですが、実はまだまだわかっていないことも多いことに惊きました。やりがいのある研究分野ですね。ところで、なぜ燃焼の研究を始めようと思ったのですか？

高校生の時から、漠然とではありますが、エネルギー問題に貢献するような研究に携わりたいと考えていました。滝川のあたりで育ったことや当時の日本の教育、社会情勢が影響したかはわかりませんが、はじめは炭鉱などの資源開発に興味があったのです。ところが、北大でいろいろと学んでみたら、自分の興味はガスタービンといったエネルギー設備にあることにだんだん気がついてきました。資源を掘り出してエネルギーを社会に供給するというのは、本质的には持続性のないものです。燃料として使えるものを少しでも無駄なく、きれいに使う方法を見つけることで、社会への影響が最小限になる形で必要なエネルギーを届けるという考え方が、自分のセンスに合っていたのだと思います。最終的なきっかけは研究室選択の時の燃焼工学研究室との出会いでした。「これは自分のイメージ通りだ」と感じて、迷うことなく燃焼の世界に入りました。

厂顿骋蝉が広まっている现在は、持続可能性に関する议论はどこか当たり前のようにも感じます。40年も前からその视点で取り组まれていたことはすごいですね。

今はそういった考え方が本当に当たり前になりましたね。ただ、多くの日本人がもともとSDGsのセンスを持っていたと私は考えています。水を大事に使うとか、節約するとか、再利用するとか…… 日本の人にはそういう感覚がすごくありますよね。この文化的な背景も影響していたからか、私は当時でも特に先端的なことやっているつもりはありませんでした。「世界の人がエネルギーに困らずにずっと生きていくことを実現するにはどうすればいいか？」という大きなテーマに関する社会的な議論もすでにあった時代でしたし。違いがあるとすれば、当時は二酸化炭素ではなく、エネルギー資源枯渇の話が中心だったことでしょうか。「限界や制限のあるものに対してどうやって持続的な社会をつくっていくか」「世の中の人がエネルギー供給で困らないようにするにはどうすれば良いのか」といういまだ答えの見つからない問いに、引き続き取り組んでいきたいと思います。

ありがとうございました。