【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】16K13871 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ミュオグラフィ / 火山 / 可視化 / 素粒子実験 / 地球・惑星内部構造 / 航空宇宙工学

【研究成果の概要】

医学分野において既に実用化されているＸ線断層撮影法と同じく、火山の断層撮影には多方向からの観測が必須であるが、観測装置の設置場所、輸送経路、また商用電源の確保などの観点から火山周囲にミュオグラフィ観測点を多数展開することは極めて困難であった。本研究では、（1）並列ミュオグラフィ観測システムの航空機への実装、（2）空中ミュオグラフィ観測の実施、（3）飛行位置精度の確認を通して、空中ミュオグラフィ撮影法を開発することで、これまで、地上展開するのが困難であった多点ミュオグラフィ観測を実現し、新たな火山３次元透視イメージング技術へとつなげる。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】15H02124 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ミュオグラフィ / 火山 / 可視化 / 素粒子実験 / 地球・惑星内部構造

【研究成果の概要】

宇宙線ミュオンを用いた火山内部のイメージングは、1990年代に我が国で提案され、2007年に浅間山の透視を我が国が実現してから、急速に発展してきた。この研究は、世界中の注目を集め、技術開発や野外観測など様々な国内外共同研究が推進されている。本研究では、火山内部透視動画撮影の早期実現を目指して、（１）実機に拡張可能な小型テレスコープの製作、（２）高速同期電子回路システムの試作、（３）プロトタイプ並列テレスコープの動作試験、（４）並列ミュオグラフィテレスコープ用自動データ解析ソフトウェアの開発、（５）活動的火山を対象にした試験を通して並列低雑音ミュオグラフィテレスコープの基礎技術を開発した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)

【研究分野】流体工学

【研究領域課題番号】26630047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

流体工学 / 固体地球惑星物理学 / 計算力学 / 火山爆発 / 破砕 / き裂 / フェーズフィールド法 / 火山 / レオロジー / 可視化 / シミュレーション工学

【研究成果の概要】

爆発的火山噴火のトリガーである発泡マグマの破砕過程を解明するための室内実験と数値シミュレーションを進めた．まず，X線CT撮影により内部の3次元空隙構造を把握した発泡マグマ模擬材料を用いた急減圧実験，その試料の応力分布を算出する３次元有限要素法解析から，き裂進展のきっかけとなる気泡周りの応力集中と実験で見られたき裂発生箇所が良く一致することを示した．次に，フェーズフィールド法と有限要素法のカップリングによる，マクスウェル粘弾性体内き裂進展計算ソルバを開発した．モデル計算として，切欠きを有する２次元平板の一軸引張過程を解いたところ，粘度の違いによるき裂進展過程の変化をとらえることに成功した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】24540446 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山ガス / リモートセンシング / 分光 / 火山 / 可視化 / 応用光学・量子光工学

【研究成果の概要】

これまで，火山噴気に含まれるH2O（水蒸気と水滴）を遠隔測定で定量することは一般に困難であるとされてきた．本研究では，H2Oが赤外線を吸収することを利用して，噴気を通過してきた背景光の強度分布から，噴気中のH2Oを濃度分布として可視化することを目指してきた．本研究での検討の結果，この方法は，少なくとも我が国の多湿な大気環境ではうまくいかないことが明らかになったが，本課題の副産物として，紫外線分光でSO2を可視化する装置の改良ができた．また，軽量可搬型のラマンライダーによって噴気中の水蒸気と水滴を独立に定量することが可能になった．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)