核磁気共鳴映像法による海水飛沫着氷の成長機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680541
• Research Institution: Hokkaido University of Education
• Principal Investigator: 尾関 俊浩 北海道教育大学, 教育学部・岩見沢校, 助教授 (20301947)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 浩一 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (10180639) ; 巨瀬 勝美 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (60186690) ; 能條 歩 北海道教育大学, 教育学部・岩見沢校, 助教授 (20311524)
• Keywords: 核磁気共鳴 / 海水飛沫着氷 / 可視化 / 三次元構造 / MRI / スポンジアイス / 船体着氷

Research Abstract

本研究は核磁気共鳴映像法(NMRI)を適用し、海水飛沫着氷中のブラインの3次元構造を可視化することが目的である。本年度は3年計画の2年目に当たり、主に以下の5つの研究活動を行った。
1 NMRIによるブライン構造の可視化と3次元画像から情報の抽出するために、Marching cubes法を応用した3次元データ処理システムを開発した。このシステムを用いて昨年度取得したNMRIによる積雪の3次元撮像データの解析を行い国際ワークショップおよび国内の学会において発表した。
2 厳冬期に石狩市から稚内市にかけての北海道日本海に面した港湾設備において、海水飛沫着氷の実態調査を行った。その結果1月初旬、1月下旬、2月中旬に防波堤灯台に発達した海水飛沫着氷のサンプルを取得し、密度、塩分濃度等を測定するとともに本年度の可視化実験に用いる試料とした。
3 海水飛沫着氷は形成時には濃い海水であるブラインを含んでいるが、その後徐々に排水されることから、いったんブラインが排水されたサンプルの排水路を可視化するために、各磁気共鳴信号を持つ液体を排水路内に挿入する装置を開発した。
4 昨年度低温室用に作成した、水溶液を間欠的にスプレーして着氷が成長させる装置を改造し、飛沫着氷を小型冷凍庫内で再現できるようにした。この装置を用いてNMRIシステムの設置されている常温実験室内で着氷サンプルを作成後、加工、運搬の温度変化を加えることなくすぐにブラインの様子が測定できるようになった。
5 3により作成した防波堤灯台の海水飛沫着氷サンプルと、4により作成したプロピレングリコール水溶液を用いて飛沫着氷の試料を作成し、共同研究者である巨瀬の核磁気共鳴装置により可視化実験を行った。本実験のデータは来年度に解析を行う予定である。

Research Products

• [Publications] 尾関俊浩 他4名: "海水飛沫着氷の再現実験"寒地技術論文・報告集. 18. 308-311 (2002)
• [Publications] 尾関俊浩 他5名: "Three-dimensional MR microscopy of snowpack structures"International Snow Science Workshop 2002 Proceedings. 380-383 (2002)