| 研究課題/領域番号 |
25420916
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
内田 隆 秋田大学, 国際資源学部, 教授 (10564768)
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| 研究分担者 |
大川 浩一 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (00375221)
村岡 幹夫 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50190872)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | メタンハイドレート / ガスハイドレート / 超音波 / ピエゾ振動子 / 生成 / 分解 / ハイドレート賦存層 / 生産試験 |
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| 研究実績の概要 |
メタンハイドレートとほぼ同じクラスレート構造を持ち、常圧で生成が可能なR-11を用いてハイドレートの生成および分解実験を行った。
１．塊状ハイドレート（日本海に分布する表層型に相当）だけではなく天然に近い砂堆積物粒子間孔隙中に約60％、80％および100％飽和率の孔隙充てん型ハイドレート（南海トラフに分布する砂層型に相当）試料を実験的に作製した。ハイドレート生成および分解時の温度変化を測定したところ、生成時には発熱反応、分解時には吸熱反応が見られた。塊状ハイドレートよりも砂層孔隙充填型ハイドレートのほうが、生成および分解効率が高い。また、超音波照射によるハイドレート分解は、低周波数のほうが分解効率は高く、さらにハイドレート充填率が60～80％の砂層孔隙充填型ハイドレートでは効果的であることが分かった。
２．超音波を水に照射すると音圧変化が著しい腹では微細気泡が生成して膨張収縮を繰り返し、圧壊すると局所的に衝撃波が生じ、微細気泡発生時の負圧状態によってハイドレートの分解が促進される。微細気泡の働きを評価するため、シート状プレスケール（圧力分布画像解析システム）を水中でも使えるように工夫するとともに投げ込み型の振動子を用いて、超音波照射によって生じる微小圧力分布を調べた。腹の位置において（3/4波長の腹の位置）、プレスケールにかかる圧力は0.2から0.75MPaであり、超音波照射による水中の物体に与える圧力には音波による放射圧とキャビテーション現象による衝撃波があることから放射圧の影響を除去するようプレスケールを振動子面に垂直に設置したところ、全体に微小圧（1MPa以下）が発生することを確認した。
３．異なる（25mmと50mm）厚さのハイドレート試料を大気中10 ℃において分解させ、AE信号を測定して周波数解析を行った結果、分解時に発生するAEが大きくなるにつれて1MHz以下の周波数成分が増加することを確認した。
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