2020 Fiscal Year Research-status Report
火口近傍における火山性流体の高頻度採取に向けた自動採取装置の開発と展開
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20K04100
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森 俊哉 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (40272463)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 火山性流体 / 自動採取 / 温泉水 / 土壌ガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火山性流体中の微量成分や溶存成分の量比は、火山地下の状況の変化を捉えうる感度の高い指標であるが、これまでの多くの研究では試料を現地でサンプリングし、持ち帰り分析することでデータを得ていたため、データ頻度が低く、火山活動を定量的に議論できる状況に至っていなかった。本研究課題では、この点に着目し、火山性流体の高頻度自動採取装置を開発し、その有効性を実証することが目的である。
開発を目指している自動採取装置は、小型のCNC(computer numerical control）機器を応用するものである。初年度にあたる2020年度は、温泉水をターゲットにした機器の開発とその高度化を行った。実際には、市販のXYプロッターをベースにし、プロッターのペンを吸引ポンプに取り付けたチューブに置き換え、これの位置及びポンプを制御することで、多数並べた試料容器に順次サンプルを自動注入する装置を製作した。サンプリング用のガラス試料容器には、温泉水より比重の軽い流動パラフィンを入れておくことで、保存期間中の試料の蒸発による濃度変化を防いでいる。また、温泉水の吸い上げには、チューブポンプを使用しているが、水位の変化により試料水がきちんと導入できているか確認する必要が出てきた。これには、光学式の液面センサー組み込み、試料水に非接触で吸い上げ状況確認できるようにすることで対応した。装置を実験室やフィールドで短期テストしたほか、北海道の温泉施設で長期テストを継続した。この中で、浮上した長期運用にあたっての問題点の解決などの装置の高度化を行った。上述の光学式液面センサーの導入などもその一例である。また、温泉水だけでなく、2021年度に開発を計画していたガス試料のサンプリングに向けた、試料導入部の開発にも着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題で開発を目指している低価格で百試料程度を自動採取する装置は、市販のXYプロッターとポンプなどを組み合わせ、これを小型低消費電力のシングルボードコンピューターで制御することで実現してきた。初年度の2020年度に計画していた温泉水をターゲットにした自動採取装置の開発と高度化に関しては進捗状況は順調である。また、2021年度に開発を行う予定であったガス試料の自動採取装置に関しては、一部前倒しで開発に着手した。一方、北海道の温泉施設での長期テストは行えているが、装置のテストや運用とそのための調査に関しては、2020年度当初からのコロナ禍による制約で計画より十分に進んでいないのが現状である。このため、全体の進捗状況としては、やや遅れているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後もコロナ禍により、研究の推進には多大な制約を受けると思われるが、制約の多い時期には、学内でも実施可能な装置開発に注力して研究を進めていく方針である。2021年度に関しては、土壌ガスや温泉ガスなどのガス試料の自動採取装置の開発をめざすが、ゴム栓付きのガラス容器へのガス注入方法や目的ガス試料の外部からの導入方法に工夫が必要である。これらの課題を早い段階で解決し、室内テストができる段階まで開発を急ピッチで進めていく計画である。その後、フィールドテストや長期運用できるように準備を進め、実際にフィールドでの運用を行っていきたいと考えている。また、コロナ禍の状況によっては、最終年度の2022年度に取り組む開発に関しても前倒しに実施していくことも検討している。
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| Causes of Carryover |
本研究課題を開始した2020年度初頭から、コロナ禍にる制約で予定していたフィールドでの調査やテストを十分に実施することができず、それにかかわる旅費や装置の製作用消耗品費が次年度使用額となった。コロナ禍の状況を見ながら、研究計画として遅れている部分に着手し、使用していく予定である。
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