クラスター成長過程

5. ハイドレートの吸収：

R_h⁺(n_a, n_w) = P

ka≥1

P

kw≥1

R⁺(n_a, n_w, k_a, k_w)

ここで，R⁺(n_a, n_w, k_a, k_w)は，(n_a, n_w)-クラスターの，(k_a+k_w)-クラスターを吸収する ことによるサイズ増加率で，

R⁺(n_a, n_w, k_a, k_w) = (k_a+k_w)p(n_a, n_w, k_a, k_w). (6.9) である．これらを部分サイズ増加率と呼ぶことにする．各Runにおける結果を Fig. 6.24

-6.35に示す．ただし，今回の条件では硫酸モノマーは他の硫酸モノマーを見つける前に

水分子と結合してしまう．つまりこれらはほとんど存在しないので硫酸単成分クラスター を吸収することによる部分増加率R⁺_acは実質的にほぼ0であるため，省略した．これらの 図では以下の傾向がみられる．水単成分クラスター（n_a = 0）は主にモノマー吸収によっ て成長していることがわかる．しかし，ハイドレートの成長では，n_aが増えるにつれて クラスター吸収の寄与が大きくなり，充分n_aが大きいときはこちらが主要因になってお り，成長率も非常に大きい．核生成速度の促進効果が主にクラスター同士の凝集によって 引き起こされているということが実際に確かめられた（クラスター凝集が核生成速度を加 速しているわけではない．あくまで加速は水のほかに硫酸を含むことによって引き起こさ れているが，その中でクラスター凝集が主要な成分ということである）．系に存在する硫 酸がある程度多い場合は，ハイドレートの吸収が主要因になるが，Run A2，A3などの場 合のように吸収すべきハイドレートが充分で無い場合もモノマー吸収ではなく単成分水 クラスターの吸収が支配的になっている．

また，n_a=一定のままn_wが増えると，つまりハイドレートに水和が進むと，クラスター

吸収の寄与が急速に減少するという特徴が見られる．これはモノマー吸収の変化に比べて 非常に顕著である．また，解離状態Dの場合は特に顕著である．クラスターサイズの増加 により成長が抑えられるように見えたのは，水和によってもともと大きかったクラスター 吸収率が急激に抑制されるためだということが明らかになった．また前節で水モノマーに よる成長が主成分になるように見えたのは，（水の付着により）クラスターサイズが大き くなったとき凝集による成長が急激に抑制され，抑制効果をあまり受けない水モノマー吸 収が相対的に主成分になるためであることがわかった．

Fig. 6.12: Run A2における，(n_a，n_w)-クラスター（n_a ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.13: Run A3における，(n_a，n_w)-クラスター（n_a ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.14: Run A4における，(n_a，n_w)-クラスター（n_a ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.15: Run A5における，(n_a，n_w)-クラスター（n_a ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.16: Run A6における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.17: Run A7における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.18: Run B2における，(n_a，n_w)-クラスター（n_a ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.19: Run B3における，(n_a，n_w)-クラスター（n_a ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.20: Run B4における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.21: Run B5における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.22: Run B6における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.23: Run B7における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の(a):平均サイズ増加率R⁺， (b):平均サイズ減少率R⁻，(c):平均サイズ変化率R．

Fig. 6.24: Run A2における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.25: Run A3における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.26: Run A4における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.27: Run A5における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.28: Run A6における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.29: Run A7における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.30: Run B2における，(n_a，n_w)-クラスター（n_a ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.31: Run B3における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.32: Run B4における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.33: Run B5における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.34: Run B6における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．

Fig. 6.35: Run B7における，(na，nw)-クラスター（na ≤5）の部分サイズ増加率．それ ぞれ，R_wm:水モノマー，R_am:硫酸モノマー，R_wc:水クラスター，R_h:ハイドレートの吸収 によるサイズ増加率を示す．