全国高専における自然災害時の地表電位変動計測システムと防災教育への応用

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K03264
• 研究機関: 佐世保工業高等専門学校
• 研究代表者: 川崎 仁晴 佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (10253494)
• 研究分担者: 高田 英治 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (00270885) ; 吉木 宏之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00300525) ; 須田 義昭 佐世保工業高等専門学校, その他部局等, 特命教授 (20124141) ; 出口 米和 群馬工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (20300535) ; 河野 晋 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (30270375) ; 上野 崇寿 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (30508867) ; 高比良 秀彰 佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (80249896)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 地震予知 / 工学教育 / 空間電位計測

研究実績の概要

地震のメカニズムや被害等に関する情報を加えた新しい工学教育システムを構築した。同装置を用いて大気中のイオンに起因する大気電界や空地電流を継続的にモニターし、波形について電圧値の増減やピークの時系列などを比較した。
(1)絶縁物製の支柱により支えられたステンレス電極および接地電極により構成される地表面電位計測装置を複数台作製した。ステンレス電極に同軸ケーブルを接続し、接地電極との間で発生する電圧をナノボルト電圧計で計測した。計測したデータを一定時間毎に計測した。計測データをデータロガーに保存した。計測波形について電圧値の増減やピークの時系列などを比較し、更に気象情報とともに解析した。
(2)計測データと気象データ(地震、雨、雪等）の関係を解析し、研究成果の一部を核融合学会全国大会等で発表し、さらに電気学会誌に投稿し掲載された。またこれらを他高専（協力校）等で行えるように地表面電位計測装置の設置依頼を行い、できるだけ多くの観測地点でデータ収集ができるように準備し、波形観測を継続的に行うようにした。
(3)計測結果から、震度3以上の地震（7回）のうち、電位が＋ｍV以上である時間が地震前に10時間以上あった件数は5回であることが分かった。よって、地震が起こるとき、高い確率で電位変化が起こる事が分かる。ところが、電位が＋10ｍV以上である時間が地震前に10時間以上あった件数は、22回であるため、地震が起こる確率は23％と低い値であった。
(4) 2024年1月1日の能登地震に関しては、2023年度が最終年度であったため、残念ながら最も近い石川高専では、装置を外しており計測できなかった。計測中であった群馬高専のデータでは、地震発生の半月ほど前から、地震前に見られる電位変化が現れていた。しかしながら、距離が離れているためか、大きい変化とはならず、予測までには至らなかった。

研究成果

• [雑誌論文] 粉体材料のスパッタリングによる各種機能性薄膜の作製 (2024)
  • 著者名/発表者名: 川崎仁晴
  • 雑誌名: 表面と真空 巻: Vol.67, No.2 ページ: 71-76
  • DOI: 10.1380/vss.67.71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indium-gallium-zinc oxide thin-film preparation via single-step rf sputter deposition using mixed-oxide powder targets (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Satake, Hiroharu Kawasaki and Shinichi Aoqui
  • 雑誌名: ARCHIVES OF ELECTRICAL ENGINEERING 巻: 72(2) ページ: 555-563
  • DOI: 10.24425/aee.2023.145425
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Ti and Fe composition gradient thin films by sputtering with mixed powder targets (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Satake, Hiroharu Kawasaki and Shinichi Aoqui
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 21巻3号 ページ: 218-223
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2023-021
  • 査読あり
• [学会発表] Trial of elemental gradient functional thin films preparation by sputtering with mixed powder targets and their applications (2024)
  • 著者名/発表者名: H. Kawasaki
  • 学会等名: ISPlasma/IC-PLANTS Nagoya University
  • 招待講演
• [学会発表] 粉体ターゲットを用いた成膜機構とターゲット表面の関係I (2024)
  • 著者名/発表者名: 川崎仁晴
  • 学会等名: 応用物理学会 東京都市大学
• [学会発表] 粉体ターゲットを用いた薄膜作製機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川崎仁晴
  • 学会等名: 2022年度共同研究成果報告会プログラム
• [学会発表] 遠隔で行える電気電子工学学生実験装置の開発 I (2023)
  • 著者名/発表者名: 川崎仁晴
  • 学会等名: 2023応用物理学会全国秋 熊本大学（Hybrid：Web）2023．9．19 19a-A311-1
• [学会発表] 遠隔で行う電気電子工学学生実験装置の開発I (2023)
  • 著者名/発表者名: 川崎仁晴
  • 学会等名: 教育フロンティア 日大理工学部
• [学会発表] Dependence of the film qualities on the solied densities of the targets prepared by sputtering deposition with mixture powder targets (2023)
  • 著者名/発表者名: H. Kawasaki
  • 学会等名: Global Plasma Forum in Aomori，Wa Rasse（ワラッセ）青森
• [学会発表] Relation between crystallinity of the films and solid density of the target by sputtering depotion with mixture powder targets (2023)
  • 著者名/発表者名: H. Kawasaki
  • 学会等名: PS2023 P-23 Winc Aichi（愛知）