共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 深層掘削孔カメラと氷片回収機の制作
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 北大低温研
研究代表者／職名 助教
研究代表者／氏名 的場澄人

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 川村賢二 国立極地研究所 教授

2

 中澤文男 国立極地県有書助教 准教授

3

 古崎睦 旭川工業高等専門学校 教授

4

 森章一 北大低温研技術部 技術班長

5

 斎藤史明 北大低温研技術部 技術主任

6

 佐藤陽亮 北大低温研技術部 先任技術主任

7

 平田康史 北大低温研技術部 特命職

研究目的 　第3期南極ドームふじ氷床深層掘削に関して、ドリルの電装部や通信系の開発・試験、岩盤の採取、掘削孔の検層観測といった、様々な技術開発と問題解決を目的とする。電装系、通信系については、温度や方位、姿勢等の計測項目を3500mのウインチケーブルを通じて地上でモニタするため、大電流とノイズの中での通信のほか、作業性と信頼性の高いフレームの開発などが必要となる。検層機への方位センサーや掘削孔カメラ等の組込、底面付近における砂礫混じりの氷掘削、岩盤掘削などに係る開発も目的としている。昨年度はドームふじにおける氷床掘削における課題から、掘削孔からの氷片回収装置とボアホールカメラの開発、製作する。
　　
研究内容・成果 　昨シーズンの掘削では、掘削孔内でドリルを回転させても刃が氷表面で滑り、切削が進まない現象が複数回発生した。この現象解消後に回収されたアイスコアでは、小さな氷片が多数含まれている様子が確認された。切削終了時に何らかの要因でアイスコアの一部が破砕して孔底に落下すると、次の掘削時にその小片がドリルと孔底の間で回転し、切削を妨げることがある。今回このようなトラブルが多発した背景として、キャッチャーの摩耗やバネ調整不足によりコアブレイクが十分に行われず、アイスコアがドリルから突出した状態で回収された結果、引き上げ途中で破損した可能性が考えられる。
このトラブルの課題は、掘削機の挙動のみから孔底の状態を判断できないこと、および解消方法が、ドリルを回転させ続けて氷片が偶然バレル中央に収まるのを待つ以外にほとんどない点である。そこで低温科学研究所では、(1) 掘削孔底の状況を直接確認するためのボアホールカメラ、(2) 孔底に残った氷片を回収する装置、の開発を担当した。
　氷片回収には、バネ鋼を用い、アナゴ罠のような仕組みの部品をドリル先端部に装着できるように製作した。
　ボアホールカメラには、孔底映像をリアルタイムで地上に伝送できること、既存のウィンチシステムに搭載可能であること、3000 m相当の水圧への耐性、酢酸ブチル溶液への耐性、-50 ℃環境での動作といった仕様が求められた。これらの条件を満たすため、カメラを内蔵可能な耐圧容器と、既存ウィンチで使用できる画像伝送電装システムの設計・製作を行った。また氷片回収装置については、既存の掘削機に搭載可能であること、孔底撮影装置と併用できること、-50 ℃環境で使用可能であることを条件として設計した。詳細は森ほか（2025）を参照されたい。今回開発した電装システムでは、伝送速度35，400 bpsを達成した。
　今シーズンの掘削状況と今後の開発に関する会合を3/24-26日に国立極地研究所にて開催する。
　　
成果となる論文・学会発表等 的場澄人、森章一、平田康史、齋藤史明、佐藤陽亮、古崎睦、川村賢二（2025）.第三期南極ドームふじ深層掘削報告と掘削機の改良、北海道大学低温科学研究所技術部技術報告、30、10-12.
森章一、佐藤陽亮、齋藤史明、平田康史、千貝健、的場澄人（2025）.ボアホールカメラの制御と画像データ伝送、北海道大学低温科学研究所技術部技術報告、30、12-19.
森章一、佐藤陽亮、齋藤史明、平田康史、的場澄人、小林一誠（2025）.ボアホールカメラと氷片回収装置の製作、北海道大学低温科学研究所技術部技術報告、30、20-25.