美しい「青い渦」の炎がよりクリーンなエネルギーを生み出す可能性 美しい「青い渦」の炎がよりクリーンなエネルギーを生み出す可能性

美しい「青い渦」の炎がよりクリーンなエネルギーを生み出す可能性

美しい「青い渦」の炎がよりクリーンなエネルギーを生み出す可能性

通常、火の渦は避けたい自然現象の一つです。自然界で発生すると、壊滅的な危険を伴います。しかし、科学者たちは研究室でその力を利用しようと試みています。メリーランド大学カレッジパーク校のエンジニアたちは、新たな実験で、小さな火の渦に点火し、それを新しい種類の炎へと変化させることに成功しました。この「青い渦」は煤をほとんど出さずに燃焼するため、汚染の少ないエネルギー生産や、石油流出の浄化に新たな手段を提供できる可能性があります。

火災旋風(ファイアー・デビル、ファイアー・トルネードとも呼ばれる)は、都市火災や山火事で発生し、燃える残骸を巻き上げて吹き飛ばす強風を発生させることがあります。著者らは、これらの旋風を「人々や周辺地域にとって強力で回転する災害」と表現しています。今回の研究では、研究チームは原油流出事故の清掃作業の改善を目指し、水上で発生する火災旋風を研究しようとしていた際に、この新しい現象を発見しました。

炎を発生させるために、研究チームは鋼鉄製の鍋に入れた水面に液体燃料を注ぎ、点火してプールファイアと呼ばれる現象を作り出した。この炎は、油流出を含む燃料が塗られたあらゆる平らな表面で燃え、火の渦に発展する可能性がある。

火の上には、一対の石英半円筒がスリットの入った管のようなものを形成し、冷たい空気を室内に引き上げて炎を約 2 フィートの高さの渦に巻き上げます。

青い渦巻きの炎の遷移
炎は黄色の渦からよりきれいに燃える青い渦へと変化します Xiao et al. (2016)

「その後、予想外にも、火の渦は、異なる予想外の火の構造、つまり小さく激しく渦巻く青い炎へと進化し続けた」と研究チームは米国科学アカデミー紀要に記している。

先程の激しいプール火災や炎の渦とは異なり、青い渦は非常に安定しています。また、大きさも小さく(最大約7.6cm)、静かです。渦を継続的に発生させるため、研究チームは銅管を使って燃料を注入しました。適切な条件下では、燃料がある限り、最大8分間、渦を継続的に発生させることができました。

ほとんどの炎の黄色い色は、燃料を完全に燃焼させるのに十分な酸素がないときに発生するすす粒子によるものです。青い渦巻きの色は、すすを生成せずに燃焼するのに十分な酸素があることを示しています。

何らかの理由で、炎の強烈で酸素を大量に消費する渦と、固体表面ではなく水の境界が存在することが、新たに発見された青い渦の状態に達することを可能にしているようです。しかし、なぜ科学者がこれまで青い渦を観察していなかったのか、なぜそれが形成されるのか、あるいはより大規模な点火によってエネルギー生産に利用できるのかどうかは、まだ明らかになっていません。