3 0 0 0 神岡におけるラドン観測と地震予知
地下千メートルの東京大学宇宙線研究所神岡地下観測所でラドンの連続観測を行っている。本研究の目的は、第1に大型タンク内の純水中に溶存しているラドン除去方法の確立と、第2に鉱内の断層湧水中のラドン濃度の変動による地震予知の基礎研究である。大型水タンクを用いた地下実験では純水中に溶け込んでいるラドンがニュートリノ検出の雑音となり、これを除去することがスーパーカミオカンデ実験における重要課題である。新たに水は通さないがラドンガスを通す機能性ガス分離膜を用いた水沈型水中ラドン検出器を開発した。この検出器を使用すると、地下水中の一万(Bgm^<-3>)の高ラドン濃度から、純水中の0.1(Bgm^<-3>)の低ラドン濃度の変化を長期間安定して測定することが可能で、カミオカンデの純水中のラドン濃度は0.5(Bgm^<-3>)という結果が得られた。また、カミオカンデのタンク内に存在する物質からのラドンの散逸率が測定された。これらの散逸率を用いてタンク内物質から放出されるタンク内のラドンの総量は83(Bg)と見積もられた。地震予知の基礎研究を目的として、鉱内の北20号断層近傍の2箇所からの湧水中のラドン濃度の変動を連続観測している。1993年7月29日に岐阜県中部でマグニチュード4.7の地震が発生した。ラドン濃度は7月19日頃から減少して、濃度が一番減少した時に地震が発生して、約25日間で元のレベルまで回復した。このような変化の様子は既に報告されている1991年2月28日の跡津川断層沿いのマグニチュード3.9の地震とかなりよく似ている。地下深部での地震予知を目的としたラドン観測は、気温・気圧・降雨などの環境要素の影響が極めて少なく、S/N比を上げるためにも大変に有効であることがわかった。またラドン観測用のワークステーション導入とシステム改良によって、遠隔地からでもラドン観測システムの監視とデータ解析ができる。
2 0 0 0 神岡鉱山深部断層水中のラドン濃度観測による地震前兆現象の研究
神岡鉱山内「茂住」と,福井県「和泉」は,地震にともなう地下水の変化が観測される可能性があり,本科学研究経費で施設整備した観測地点である。岐阜県における地下水中ラドン観測地点はこれらを合わせて,全体で20箇所の観測点となる。平成10年4月から平成11年9月の観測期間において,岐阜県及びその周辺地域の,岐阜県神岡町「割石温泉」,福井県和泉村「平成の湯」,岐阜県養老町の3つの観測地点で,地震に伴う地下水の湯量・泉温・ラドン濃度の変動の観測データを捉えることができた。平成10年8月7日14時頃から長野・岐阜県境で群発地震が発生した。「割石温泉」観測点で,この群発地震の起こる約8時間前に泉温が約1.0℃低下し,湯量も約3週間前から毎分59から55.6lまで減少した。この観測結果は,降雨の影響ではないかと検討したが,群発地震の前兆現象である可能性が高いと結論される。引き続いて,群発地震で最大のマグニチュード5.4の地震が8月16日3時31分に岐阜県飛騨地方で発生した。この地震発生に伴って,湯量が毎分57から79lに急増し,泉温が1.5℃上昇した。ラドン濃度は地震前の減少傾向から,地震後に増加し始めた。また,地震の前後での湯量データの潮汐解析結果から,地震の前後で潮汐成分の位相と振幅に変化がある事が判明した。これは地殻の体積歪みの変化を意味するものである。割石温泉におけるこれらの観測結果は,過去20年間の湯量観測の結果を確認するとともに,今後の地震予知につながる貴重な観測データであると評価される。
本研究では、まず脱気された純水中からの極微量ラドン分離方法に関して研究を進めた。脱気水中のラドンを安定して効率よく分離するために、中空糸膜モジュールを採用した。市販されている中空糸膜モジュールを本研究用に特注で加工をし、アクリル製の円筒容器に収めてラドン検出器下部に連結した。他の水中ラドン分離手段として、異なる中空糸モジュールのマウント方法や、空気用ポンプを用いる方法も試みたが、いずれも効果的ではなかった。次に、本研究で試作された700L脱気水用ラドン検出器を用いて各種特性試験を行った。700L脱気水用ラドン検出器の水中ラドンに対する校正定数は、14.6±2.1(count/day)/(mBq/m^3)が得られた。これまでスーパーカミオカンデで使用されていた70Lラドン検出器の脱気水に対する校正定数は0.3(count/day)/(mBq/m^3)程度であったので、約40倍程度感度が向上したことになる。また、バックグラウンドレベルを考慮すると、700L脱気水用ラドン検出器の水中ラドンに対する検出限界は0.7mBq/m^3に相当する。これらの成果は論文にまとめてNIM A誌に投稿し、受理された。(2002年10月現在)一連の成果を論文にまとめた後、700L脱気水用ラドン検出器の性能をさらに向上させるため、ウラン238の含有量を約1/50に削減した新しい低バックグラウンドのPINフォトダイオードを試作した。また、検出容器内の電場を最適化することにより、空気中ラドンに対する検出効率を約2倍向上させた。今後は、電場の最適化をした容器と新低バックグラウンドフォトダイオードを用いたラドン検出器を構築し、特性および検出限界について研究を進めていく予定である。
1 0 0 0 新しいラドン観測装置を用いた地震前兆現象及び火山活動の基礎研究
岐阜県北部の跡津川断層直近の東京大学宇宙線研究所神岡地下観測所奥の坑道で、ボ-リング孔より噴出している地下水を導水し、水中ラドン濃度の測定をしてきた。1990年12月以降の予備的観測および本年度の観測からは次のような成果が得られている。震央距離(△)50km以内,マグニチュ-ド(M)3.5以上の地震活動とラドン濃度の変化を対比すると,東側の北アルプスに沿う地震活動,すなわち烏帽子岳,焼岳,乗鞍岳周辺に発生する群発地震の活動に対しては,△が小さいにもかかわらず,ラドン濃度の変化は明確ではない。跡津川断層,午首断層に沿う地震活動では,Mが3.0程度のものも含めて、ラドン濃度に変化が現われるものもあった。特に,1991年2月28日のM=3.9の地震に関連した変化は,2日前から減少し,地震後の振動変化と増大、そして5日後に通常のレベルにまでもどっていることが分かった。さらに多くのデ-タを得るため,観測は現在も継続している。又,根尾谷断層に近い岐阜大学の上水道(地下水)についても断続的であるがラドン濃度の観測を行い,人工的原因による変動を検出し、その影響を除外することが可能となった。火山噴火予知の基礎的デ-タを得るため,活動の活発な桜島周辺で,大気中ラドン濃度の測定を鹿児島市内(鹿児島大学),と有村(桜島)で行なってきた。鹿児島市内では,12月16の噴火と降灰にともない2日間に渡って20%のラドン濃度増大があった。有村では,噴煙の降下に伴い,2倍にまで濃度が増加することが知られた。白根火山での11月の約10日間の観測では,噴気の高温ガスの冷却および導引方法を考慮した観測容器を製作し、1日以下の大気圧の短期変動とラドン濃度が逆相関にあるという結果を得た。又,トリウム系列のThC'も高濃度で検出され,ウラン系列のもとの対比等で,火山深部の活動情報が得られることも分ってきた。
1 0 0 0 OA 南極海における大気中ラドン濃度観測
- 著者
- 田阪 茂樹 松原 正也 田口 彰一 長田 和雄 山内 恭
- 出版者
- 社団法人日本気象学会
- 雑誌
- 天気 (ISSN:05460921)
- 巻号頁・発行日
- vol.58, no.1, pp.31-38, 2011-01-31
第46次南極地域観測隊において,高感度ラドン検出器を南極観測船「しらせ」に設置し,2004年12月3日〜2005年3月19日まで南極海洋上大気中の^<222>Rn濃度を連続観測した.フリーマントルから昭和基地沖合まで(往路)の15日間,昭和基地沖合からシドニーまで(復路)の38日間を解析した.濃度の平均値は往路が39mBq/m^3,復路が48mBq/m^3であった.日平均した濃度と風速には相関があり,風速が5m/secの場合濃度は32mBq/m^3,13m/secに増加すると62mBq/m^3となった.寒冷前線に伴うラドン濃度増大現象(ラドニックストーム)時の濃度は,往路の事例では70mBq/m^3,復路の事例では114mBq/m^3であった.海洋からの放出量が風速の2乗に比例する条件を与えた全球移流拡散モデルを使ってラドン濃度を計算し,観測された風速依存性の検証を行った.