私がこれまで携わった研究の一つに、流れ加速型腐食に関する研究があります。 発電所の配管は炭素鋼と呼ばれる鉄を主成分とする配管がよく使われますが、温度や水質、材料によっては配管が腐食してしまいます。 腐食すると鉄の成分が水中へ溶けて流れ去り、腐食が進行します。配管形状によっては、流れが壁に激しく当たることで、腐食が速く進行し、配管肉厚の減少、ひいては配管破断事故を引き起こすことがあります。 そのような事故を引き起こさないためにも、定期的な配管の検査に加え、腐食が進行しそうな箇所の予測が重要です。発電所における配管内の流れの様子や腐食の進行度合いを直接確かめることはかなり大変です。 そこで、模擬実験や数値シミュレーションにより発電所の配管内を再現することが行われます。図1はオリフィスと呼ばれる絞り流量計背後の流れ場を数値シミュレーションにより再現した様子です。 このように流れ場の構造を再現した結果、オリフィス背後で発生した乱れにより配管中心付近を通る水が次々と壁面に輸送され、鉄成分を連れて流れ去るといったメカニズムが大分わかるようになり、腐食しやすい場所の特定ができるようになりました。 他に、配管熱疲労という研究にも現在携わっています。この現象は高温水と低温水が合流するような箇所で配管の膨張・収縮が繰り返し発生し、配管が疲労損傷する、つまり亀裂が発生するものです。T字型に接続された配管形状で引き起こされることが多く、大規模な熱水の漏洩は発生しないものの、原子力発 電所で発生すれば安全を最優先に考え発電所を停止して配管を取替えることになるため、経済的な損失を引き起こします。この熱疲労と呼ばれる現象を対象に数値流体シミュレーションを行い、時々刻々と変動する流れ場と温度分布を再現する研究を行っています（図2参照）。 この研究により、高温水と低温水が接する界面が揺らぐことで温度が強く変動することがわかり、熱疲労発生箇所の特定がしやすくなりました。

図1　オリフィスの流れを数値シミュレーションで再現すると、多数の渦が発生している様子が確認された。この渦が配管の腐食進行に密接に関連している。

図2　字配管合流部での流れ場と温度分布の数値シミュレーション結果。高温水（赤色）が低温水（青色）と混合することで配管金属の温度が変動し、疲労損傷が生じる。

私が現在携わっている研究は発電やエネルギーに関連するものが中心です。中でも、熱流体工学が私の専門分野ですが、熱や流体は発電だけでなく、工業製品全般や、気象・河川などの自然界、住環境、医療など私たちの社会生活に密接に関わっています。今後は熱流体を キーワードに様々な分野での研究にも挑戦していきたいと思います。