[原研] 超重力場の発生装置を開発

日本原子力研究所は２４日、熊本大学や丸和電機と協力して、超遠心機により１００万Ｇ以上の超重力場を常温から５００度Ｃ以上までの広い温度範囲で長時間安定して発生することのできる世界最高性能の物質制御用超重力場発生装置の開発に成功したことを明らかにした。

現在、宇宙空間等での微小重力場を用いた研究は盛んに行われているにもかかわらず、数１０万Ｇ（Ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）以上の極めて強い重力場（超重力場）での物質研究は未踏の分野。超重力場の下では、その重力場エネルギーは熱エネルギーに匹敵するようになるため、固体や液体中の原子が重力により変位したり、移動（沈降）するなど、超高圧など他の極限環境では出現しない現象が起きる。

今回開発した装置では、直径７〜８センチメートルの回転体（ローター）を毎分１９万回転させ、その遠心力で最高１２０万Ｇの超重力場を発生することができた。また、１００万Ｇ、２６０度Ｃを百時間持続させる高温長時間運転を実現した。この装置を用いて二元素合金の超重力場実験を行った結果、重い原子の沈降により重力方向に起きた連続的な組成変化は、従来装置の場合に比べ約２倍大きくなっており、さらに、インジウム−鉛合金では組成変化に伴って結晶構造も変化していることが初めて見出された。

超重力場を用いた物質研究が進むと、ナノスケールの傾斜構造・複合構造の形成や強制固溶など、ナノ構造制御が可能になる。

また、界面の制御をはじめ、超重力が一方向に作用することを利用した分子の配向・配列、化学反応、結晶成長など新しい物質プロセス法の開発にもつながる。さらに、同位体の新たな分離・濃縮法開発にも発展する可能性を持っている。

今回開発した超重力場発生装置は、従来の最高性能を持つ熊本大学の装置（ローター直径４．６センチメートル、毎分最高２２万回転、最高発生超重力場９５万Ｇ、試料温度２３０度Ｃ）の２倍以上の重力場エネルギーと１０倍以上の試料容量を持っている。