2021 年度実施状況報告書

高周波によるメタンハイドレートの水素結合切断への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号	17K05115
研究機関	茨城大学
研究代表者	星川晃範茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 産学官連携准教授 (60391257)
研究分担者	松川健茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 産学官連携助教 (60580876)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2023-03-31
キーワード	高周波の電場印加測定 / 中性子回折実験
研究実績の概要	本研究では氷およびクラスレートハイドレート等の水素結合状態が、高周波を印加することで水素結合を切りやすくできるのではないかと考え、中性子を用いて水分子およびクラスレートハイドレートの水素原子を高周波外場下において観測し、その水素結合状態を明らかにすることを目的としている。高周波発生装置に関しては平成29年度と平成30年度にわたり発生器と整合器まで完成することができた。しかしながら、通称CCRと呼ばれる4ヘリウムの循環型の冷凍機へ高周波の導入するにあたり、ソリッドタイプの同軸ケーブルを用いているがこのケーブルの発熱や、試料への高周波印加効率が低いことが分かり、開発を一時中断せざるを得ない状況が発生した。また、コロナウィルスによる影響もあり、業者と相談するにも、現物を確認していただくことが不可能な状態が続いたため、結果として装置開発に大幅な時間を要することとなった。令和３年度にようやく高周波に関して知見のある業者と技術的な相談をすることができ、検討した結果、極端にケーブルを短くすることで、試料部分を発熱できることを模擬的に確認することができた。そこで同軸ケーブルを再度、材質を見直したうえで製作を行い、以前よりはケーブルの発熱が抑えられることが確認することができた。一応、何とか装置として使える状況になってきた。ただし、現状、まだ試料回りのアンテナの開発が未完であったり、新しいケーブルによる外からの熱流入の影響などを確認しておらず、まだ課題としては残っている状況である。いずれにせよ来年度、測定できるところまで実施し、本研究を完了させる予定である。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由コロナウィルスによる影響のため、業者とのやり取りに時間がかかったり、研究代表者が予定外の業務上での装置トラブル対応のため、予定よりも多忙となり研究時間が十分に取れなかった。また、高周波の装置開発に当初の見込みより時間を要したことから、計画に遅れが生じた。
今後の研究の推進方策	冷凍機内の試料部への高周波の印加方法をテストし、ある程度結果が得られるような測定を実施する予定である。
次年度使用額が生じた理由	コロナウィルスによる影響のため、業者とのやり取りに時間がかかったり、研究代表者が予定外の業務上での装置トラブル対応のため、予定よりも多忙となり研究時間が十分に取れなかった。また、高周波の装置開発に当初の見込みより時間を要したことから、計画に遅れが生じた。来年度は、試料回りの開発と新しいケーブルによる熱流入の状況確認を行い、試料に高周波をかけて計測し結果を出す予定である。