2021 Fiscal Year Research-status Report
Geofactory for the sustinable world
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21K19022
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
二村 竜祐 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (90647223)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 宏 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (80788183)
川出 健太郎 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (90749243)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | ジオファクトリー / ミューオン透過測定 / 地質調査 / 超高圧実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、地球の地下空間に遍在する最適な,1）温度，2）圧力，3）組成の条件を満たすホットスポットをミューオン透過測定及び地質調査から見つけ出し、資源合成へと活用することで『天然合成実験施設=ジオファクトリー』の実現を目指している．特に初年度は、①ミューオン透視装置開発および密度マッピング（川出）、②地質調査による組成マッピング(森)、③到達可能な地下条件での燃料合成法の開発(二村)の3つのについて、それぞれの土台の部分を構築し、お互いの連携のための基礎とした．①では、プロトタイプとなるミューオン透過装置のハード部分がおおむね完成した。２年目からは、野外調査での利用への展開が期待できる。さらに、フィールドワークでの利用を指向し、軽量化・コンパクト化を目指した2号機の作成を検討している。②では、当初からの研究対象地域であった明瞭な地質境界が露出する溝口露頭の地質調査を行い、化学組成の空間分布に対する知見を得た。さらに溝口露頭とは異なる研究対象地域として甲斐駒ヶ岳を選定し、現在地質調査を実施段階である。③では、放射光施設フォトンファクトリーでの高圧X線散乱実験が軌道に乗り始めた。実験条件が定まり、実際にナノ細孔中での水の超高圧による構造変化を捉えることができた。現在は、活性炭の有するナノ細孔中における水を研究対象としているが、さらなる研究によって、水とメタンの混合によるメタンハイドレート形成や、二酸化炭素と水素の混合によるハイドロカーボンの合成の研究へとつなげる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の実験についてはおおむね順調に進展している。特に①においてはプロトタイプのミューオン透過測定装置が初年度でほぼ完成した。軽量化に特化した２号機装置の開発も視野に、クラレ社製 プラスチックシンチレーションファイバー および小型MPPCを調達し、2022年度以降に開発を進める。
ただし③で初年度で予定していた超高圧実験用のダイアモンドアンビルセルの購入を中止した。これは、ダイアモンドアンビルセルでの実験は温度制御が難しいため、温度制御ができる高圧X線散乱セルを自作することにしたためである。２年目に装置の設計・発注を行うことを予定している。高圧でのX線散乱測定については、本年度も24時間のビームタイムが確保できたため、引き続きフォトンファクトリーでの実験を中心に行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目は、初年度に実施したそれぞれの基礎の部分をさらに強化することを目指す。さらに、各担当が連携することで、最終目標であるジオファクトリーの建設の達成を目指す。具体的には、ミューオン透過装置作成担当の川出と地質調査担当の森が協力することで、地質調査にてミューオン透過測定を実施する。また、森と高圧実験の二村が連携することで、天然の多孔質材料を用いた高圧実験により、地下の条件を模した条件での高圧資源合成に対する知見を得る。
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| Causes of Carryover |
コロナにより業者との対面での連絡が難しい時期が長期にわたり、物品発注までに時間がかかってしまった。このため年度内での高圧セルの作成及びミューオン装置用の物品の購入が困難となり、次年度に予算を繰り越す必要が生じた。
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