技术资料
白皮书
横型円筒キャビティにおける高濃度硝酸塩水溶液負荷の固有モード解析と実験検証
发布日期 2026
高濃度硝酸塩水溶液をマイクロ波で濃縮・熱分解し、酸化物へ変換する工程では、試料位置、液量および物性変化に伴う共振状態の変化を定量化することが重要である。本研究では、内径91 mm、長さ100 mmの横型円筒キャビティと、外径15 mm・肉厚1 mmの横型石英管を対象に、給電構造を省略した三次元固有モードモデルをCOMSOL MultiphysicsのRF Moduleで構築する。予備測定では、石英ボートのみの条件に対して0.50 mLの水を負荷すると、共振周波数が位置に応じて39.8～62.5 MHz低下し、反射電力も増加した。一方、水量走査の周波数応答は単純な単調変化を示さず、固有周波数の順位だけでは同一モードを追跡できない可能性が示された。そこで、空洞および石英基準から水位置・水量条件へ段階的に解析し、電場分布の重なりを用いてモードを追跡する。計算値と実測値は絶対周波数だけでなく、基準条件からの相対周波数シフトΔfで比較し、給電系を含まない最小モデルが予測可能な範囲と限界を明らかにする。得られた知見を、高濃度硝酸塩水溶液から水和物・前駆体を経て酸化物へ至るマイクロ波プロセスの電磁場設計へ展開する。
