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

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05115
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 高周波の電場印加測定 / 中性子回折実験

Outline of Annual Research Achievements

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った。そのため高周波の導入ケーブルおよびアンテナ部の開発をさらに見直す必要が明らかとなった。高周波に関して知見のある業者と相談をして、開発を進めることを検討したが、現状、十分に審議検討をすることができておらず、来年度の開発完了を目指すこととなった。当初平板上のアンテナを想定していたが、円柱状にすることである程度効率を稼ぐことができると考えているが、中性子回折実験をするうえで、同心円状の試料の水素に関する分布を見積もる方法を検討する必要がある。一方でアンテナの体積が増加する傾向にあり、測定データのS/Nが悪いことが想定され、解析方法に関する検討も必要である。以上の懸念事項を検討し、現状、解決策を見出すことができていない状況であり、当初の開発計画から大幅に遅れが生じてしまった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

年度途中に当初予定していなかった講義が急遽追加される等の対応のため研究代表者が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。

Strategy for Future Research Activity

高周波を専門とする業者ともう少し技術的な点を議論し、冷凍機内の試料への高周波の印加方法を模索し、ある程度結果が得られるようなアンテナの形状へ変更する必要があると考えている。

Causes of Carryover

年度途中に当初予定していなかった講義が急遽追加される等の対応のため研究代表者が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。
高周波の専門の業者と審議を進め、ソリッドケーブルと高周波のアンテナ部分および試料導入方法に関して検討の上、開発を進める予定である。最低限、試料に高周波がかかるようにすることを実施し結果を出す予定である。