| 研究課題/領域番号 |
19K05554
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
青木 伸行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (60414356)
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| 研究分担者 |
村山 昌平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 総括研究主幹 (30222433)
石戸谷 重之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (70374907)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 標準ガス / 秤量 / CO2 / 分別効果 / 大気観測 |
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| 研究実績の概要 |
分別効果の影響を受けない大気観測用CO2標準ガスの調製法（1段希釈法）を確立するために、原料ガス（高純度CO2）の充填質量の再現性とその秤量精度を評価して、目標としていた拡張不確かさ（0.15㎎）を上回る精度で秤量できることを確認した。これにより、CO2濃度の拡張不確かさ0.08ppmで大気観測用CO2標準ガスを調製する技術が確立され、世界気象機関が推奨する各機関のスケールの同等性を0.1ppm以下にする道筋ができた。
従来法（3段希釈法）で大気観測用CO2標準ガスを調製する際に行う2段目の標準ガス（親ガス）から3段目の高圧容器への移充填で生じる分別効果の影響を評価した。同じ親ガスから残圧を変えて6本の大気観測用CO2標準ガスを調製し、CO2濃度の調製値を1段希釈法で調製したCO2標準ガスを基準にして測定したCO2濃度の定量値を比較した。親ガスの移充填で生じる分別効果により、実際の値（定量値）と調製値に差があり、その差が親ガスの消費（残圧の減少）とともに増加することが明らかになった。
一方、分別が起こるメカニズムを解明するために、ボンベを縦向きおよび横向きにしてボンベ内の熱分布を変え、その状態でボンベから一定速度で取り出した標準ガス中のCO2の濃度変化をモニタリングした。CO2濃度は、ボンベを縦向きにした場合はガスの消費とともに増加傾向、横向きにした場合は減少傾向がみられた。質量の違いによる分別であれば、ボンベの向きに依存しないため、本実験結果は、分別が熱分布の違いによるものであることを示唆している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実施予定であった秤量技術の確立やお従来法の評価は概ね計画通りに進めた。予定にはなかった分別効果のメカニズムに関する実験も行うことができた。以上より、おおむね順調に進んでいると評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
常に拡張不確かさ0.08ppmのCO2濃度スケールを再現できるように、大気観測用CO2標準ガスを異なる時期に調製して、それらの整合性を評価する。
上述の通り、分別効果が生じる要因は熱分布である可能性が高いことから、CO2標準ガスの移充填時のCO2の濃度変化とボンベ表面の温度変化を詳細にモニタリングして、熱分布とCO2濃度の関係を明らかにする。さらに、移充填速度やボンベの向きを変えて同様の実験を行うことにより、熱分布により生じる分別効果のメカニズムを解明していく。得られた情報を基に、分別効果の影響を小さくする、または定量化する方法等を模索して、多段希釈でも再現性高く標準ガスを調製できる技術の確立を目指していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
購入した物品の金額が、想定金額より安価であったため、次年度使用額が生じた。
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