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論文

A Novel method for processing noisy magnetotelluric data based on independence of signal sources and continuity of response functions

小川 大輝; 浅森 浩一; 根木 健之*; 上田 匠*

Journal of Applied Geophysics, 213, p.105012_1 - 105012_17, 2023/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Geosciences, Multidisciplinary)

地磁気地電流(MT)法電磁探査において、鉄道や高圧送電線等から発せられる電磁ノイズは、電場と磁場の間に高い相関度を有するコヒーレントノイズであることが多く、自然電磁場応答との区別が困難とされる。こうしたノイズの強大な影響を抑制することを目標に、観測電磁場の自然信号とノイズへの分解に基づいたMT法観測データ処理技術が、近年盛んに報告されている。その際、経験的なパラメータ設定に依存せずに、自然信号とノイズによる応答を安定的に識別することが重要となる。加えて、観測電磁場の分解により得られた分離信号からの値の減算が不適切な場合には、自然信号の値の損失やノイズの影響を受けた値の取りこぼしにつながり、真の自然電磁場応答の導出に失敗してしまう。本稿では、著者らが新たに考案したMT法観測データ処理技術について報告する。観測電磁場に周波数領域独立成分分析(FDICA)を適用して得られる分離信号において、自然信号及びノイズに相当する成分を、観測点のノイズの影響を受けない参照点における磁場を用いて定量的に判定する。また、分離信号から観測電磁場を復元する際、時間領域及び周波数領域における電磁場応答関数の連続性に関する評価指標を導入することで、分離信号のどの値を減算するかを決定する。強大なノイズ波形を人為的に加算したMT法時系列と直流電化鉄道地域における実データの両方を用いたところ、提案手法が既存のMT法観測データ処理手法に比べて優れたノイズ低減性能を示すことを確認できた。

論文

MT法時系列データ処理における連続ウェーブレット変換の最適な計算設定の提案

小川 大輝; 濱 友紀*; 浅森 浩一; 上田 匠*

物理探査, 75, p.38 - 55, 2022/00

地磁気地電流(MT)法電磁探査では、時系列を周波数スペクトルに変換することで得られる見掛比抵抗・位相曲線から、地下の比抵抗構造を把握する。短時間フーリエ変換に代わる新しいスペクトル変換手法として、窓関数に相当するウェーブレットを周波数に応じて拡縮し、広帯域の非定常信号の処理に適する連続ウェーブレット変換(CWT)がよく知られている。しかし、ウェーブレットの形状を決定する基底関数やパラメータには任意性がある。そのため、不適切なCWTの計算設定により自然電磁場の真の応答から乖離したスペクトルの値が算出されてしまう可能性があるが、時系列から周波数スペクトルに変換する際の数値誤差がMT法データ処理結果に与える影響が詳細に検証された例は無い。本研究では、0.001Hz-1Hz程度の帯域を対象とし、スペクトル変換に伴う数値誤差を抑制する観点から、MT法データ処理におけるCWTの最適な計算設定を検討した。その結果、提案する計算設定によるCWTを種々のMT法実データに適用することで、自然電磁場の真値を良く反映した見掛比抵抗・位相曲線が得られやすくなり、特に観測データのS/N比が低い場合にその優位性が示唆された。以上により、提案する計算設定は自然電磁場に対する時間・周波数両領域での分解能を良く両立でき、信頼性の高いMT応答を得るのに有効であることを確認した。

論文

Numerical experiment for processing noisy magnetotelluric data based on independence of signal sources and continuity of response functions

小川 大輝; 浅森 浩一; 上田 匠*

Proceedings of 14th SEGJ International Symposium (Internet), p.51 - 54, 2021/11

In the magnetotelluric (MT) method, observed data consist of the sum of several types of signals. The technique of blind source separation (BSS) has been utilized to suppress the effect of artificial noises on MT response functions. When reconstructing the noise-reduced observed data by means of BSS, it is crucial to eliminate the specific components which correspond to noise. Yet improper subtraction of values from separated signals can lead to the loss of useful values of the natural signal or missing a large amount of noise-affected values, which may result in failure in deriving the true MT responses. This study proposes a novel algorithm that utilizes frequency-domain independent component analysis (FDICA). The observed data were classified into the XY and YX modes and the components of the reference magnetic field were appended to respective modes so that both the assumed source signal and the mixed signal have same number of components. The MT response functions, which are represented as the ratio of horizontal electric to magnetic field components, are substantially constant over the relatively short period of time. Moreover, the MT response functions vary smoothly in the frequency domain. An evaluation index with respect to these two characteristics of the natural signal was introduced when determining which values to subtract prior to the reconstruction of the observed data. We verify the performance of noise suppression by applying the proposed method to a set of MT time series affected by synthetic strong noise over the whole observation time.

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(平成30年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 花室 孝広; 島田 顕臣; 國分 陽子; 浅森 浩一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 渡邊 隆広; 雑賀 敦; et al.

JAEA-Research 2019-006, 66 Pages, 2019/11

JAEA-Research-2019-006.pdf:4.39MB

本報は、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における平成30年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適宜反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで進めている。本報告では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果及び今後の課題等について述べる。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(令和元年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 花室 孝広; 島田 顕臣; 國分 陽子; 浅森 浩一; 丹羽 正和; 島田 耕史; 渡邊 隆広; 末岡 茂; et al.

JAEA-Review 2019-010, 46 Pages, 2019/09

JAEA-Review-2019-010.pdf:2.45MB

本計画書は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$令和3年度)における令和元年度の研究開発計画である。本計画の策定にあたっては、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第3期中長期計画に基づき、第2期中期目標期間(平成22年度$$sim$$平成26年度)における研究開発の成果、関係研究機関の動向や大学等で行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関のニーズ等を考慮した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進していく。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(平成29年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 島田 顕臣; 浅森 浩一; 國分 陽子; 丹羽 正和; 渡邊 隆広; 雑賀 敦; 末岡 茂; 小松 哲也; et al.

JAEA-Research 2018-015, 89 Pages, 2019/03

JAEA-Research-2018-015.pdf:14.43MB

本報は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$平成33年度)における平成29年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適宜反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで進めている。本報告では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果及び今後の課題等について述べる。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究 年度計画書(平成30年度)

石丸 恒存; 尾方 伸久; 島田 顕臣; 浅森 浩一; 國分 陽子; 丹羽 正和; 渡邊 隆広; 雑賀 敦; 末岡 茂; 小松 哲也; et al.

JAEA-Review 2018-020, 46 Pages, 2019/01

JAEA-Review-2018-020.pdf:1.25MB

本計画書は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$平成33年度)における平成30年度の研究開発計画である。本計画の策定にあたっては、「地質環境の長期安定性に関する研究」基本計画-第3期中長期計画に基づき、第2期中期目標期間(平成22年度$$sim$$平成26年度)における研究開発の成果、関係研究機関の動向や大学等で行われている最新の研究成果、実施主体や規制機関のニーズ等を考慮した。研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで研究開発を推進していく。

報告書

地質環境の長期安定性に関する研究 年度報告書(平成28年度)

石丸 恒存; 安江 健一*; 浅森 浩一; 國分 陽子; 丹羽 正和; 渡邊 隆広; 横山 立憲; 藤田 奈津子; 雑賀 敦; 清水 麻由子; et al.

JAEA-Research 2018-008, 83 Pages, 2018/12

JAEA-Research-2018-008.pdf:11.43MB

本報は、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、深地層の科学的研究の一環として実施している地質環境の長期安定性に関する研究について、第3期中長期目標期間(平成27年度$$sim$$平成33年度)における平成28年度に実施した研究開発に係る成果を取りまとめたものである。第3期中長期目標期間における研究の実施にあたっては、最終処分事業の概要調査や安全審査基本指針等の検討・策定に研究成果を適時反映できるよう、(1)調査技術の開発・体系化、(2)長期予測・影響評価モデルの開発、(3)年代測定技術の開発の三つの枠組みで進めている。本報では、それぞれの研究分野に係る科学的・技術的背景を解説するとともに、主な研究成果及び今後の課題等について述べる。

論文

Welding technology on sector assembly of the JT-60SA vacuum vessel

芝間 祐介; 岡野 文範; 柳生 純一; 神永 敦嗣; 三代 康彦; 早川 敦郎*; 佐川 敬一*; 持田 務*; 森本 保*; 濱田 崇史*; et al.

Fusion Engineering and Design, 98-99, p.1614 - 1619, 2015/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:33.51(Nuclear Science & Technology)

現在、建設中のJT-60SA装置では、高さ6.6m、大半径5mの二重壁トーラス構造で真空容器(150tons)を製作する。容器を10個のセクターに分割して製作し、これら分割セクターの製作が2014年に完了した。製作したセクターを現地で接続する段階にあり、この接続の初期では、セクターを直接突き合わせて溶接接続する。二つのセクター間を溶接接続するためには、溶接に必要な目違いやギャップの許容量を把握するという課題がある。他方、現地の組み立てでは、これらの許容量を満足するように管理されなければならない。本報告では、真空容器の最終セクターを含む組立方法の詳細について報告する。更に、分割製作されたセクターを直接接続する溶接技術、最終セクターの部分モックアップ溶接試験の結果を議論するとともに、現地製作の現状も報告する。

口頭

JT-60SA真空容器のセクター製作と組立

芝間 祐介; 岡野 文範; 柳生 純一; 神永 敦嗣; 三代 康彦; 早川 敦郎*; 佐川 敬一*; 持田 務*; 森本 保*; 濱田 崇史*; et al.

no journal, , 

日欧協力で建設中のJT-60SA装置の真空容器(150トン)は、二重壁トーラス型のステンレス製の溶接構造で、高さ6.6m、大半径5.0mである。容器は10体のセクターに分割して製作され、セクターの製作が2014年4月に完了した。現在、現地でセクターを接続する段階にあり、初期の接続ではセクター間を直接突き合わせて溶接接続する。このため、セクター間端部の連続的に変化する目違いやギャップに対し、全姿勢を経験して裏波溶接を達成するという課題がある。本報告では、真空容器の最終セクターを含む真空容器の組立方法を詳細に述べる。更に、分割製作されたセクターを直接接続する溶接技術、最終セクターの部分モックアップ溶接試験の結果を議論するとともに、現地製作の現状も報告する。

口頭

MT法時系列データ解析への連続ウェーブレット変換の導入に関する一考察

小川 大輝; 浅森 浩一; 濱 友紀*

no journal, , 

将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性がある現象(マグマ活動等)の潜在的なリスクを排除するためには、地表からの調査の段階において、地下深部の高温流体等の存否や分布をあらかじめ確認しておくことが重要となる。本研究では、その調査技術の一つとして有効であると考えられる地磁気・地電流(MT)法について、観測データ処理に伴う解析誤差を低減させる手法を構築するため、実データへの連続ウェーブレット変換の適用を通じて、その有効性を検討した。その結果、連続ウェーブレット変換の適用は、従来より用いられてきたフーリエ変換による処理に比べて高品質のデータが得られるとの見通しが得られた。

口頭

連続ウェーブレット変換と独立成分分析による地磁気・地電流データの品質改善方法

小川 大輝; 浅森 浩一; 濱 友紀*

no journal, , 

将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性がある現象(マグマ活動等)の潜在的なリスクを排除するためには、地表からの調査の段階において、地下深部の高温流体等の存否や分布をあらかじめ確認しておくことが重要となる。本研究では、その調査技術の一つとして有効であると考えられる地磁気・地電流(MT)法について、従来から広く利用されるリモートリファレンス処理のみでは除去が困難な電磁場ノイズを対象にした、新しい観測データ処理方法を試行した。その結果、解析周波数ごとに連続ウェーブレット解析と独立成分分析を組み合わせて電磁場のデータを処理することで、観測データの品質を改善できるとの見通しが得られた。

口頭

地質環境の長期安定性に関する研究; MT法に係わる電磁場スペクトルデータ品質改善技術の開発

小川 大輝; 浅森 浩一

no journal, , 

将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性がある現象(マグマ活動等)の潜在的なリスクを排除するためには、地表からの調査の段階において、地下深部の高温流体等の存否や分布をあらかじめ確認しておくことが重要となる。その調査技術の一つとして有効であると考えられる地磁気・地電流(MT)法について、従来から広く利用されるリモートリファレンス処理のみでは除去が困難な電磁場ノイズを対象にした、新しい観測データ処理方法を試行した。本研究では、連続ウェーブレット変換と独立成分分析を組み合わせた手法を考案し、電磁場ノイズを意図的に加算した時系列に対して、その有効性を確認した。

口頭

九州南部のせん断帯におけるGNSS観測,3

渡部 豪; 雑賀 敦; 浅森 浩一; 小川 大輝; 島田 顕臣; 梅田 浩司*

no journal, , 

地層処分に係る地質環境の長期安定性を検討する上では、地形的に不明瞭な活断層の可能性を評価することが重要となる。九州南部には、10e-7/yr超のせん断ひずみ速度の大きな領域が存在することがGNSS観測の結果から知られている。しかし、このせん断ひずみ速度に対応する明瞭な活断層は認められておらず、地下深部のすべり(断層運動)によって地表で大きな変形が生じているとも考えられる。そこで、本研究では、せん断帯周辺の地殻変動を明らかにするために、2016年2月に同せん断帯を南北に横切るような配置で10か所のGNSS観測点を構築し、同年の3月から観測を開始した。約2年間に渡って取得したデータを解析した結果、せん断帯付近の深さ約16km以深において、12.4-14.3mm/yrの速度で左横ずれの深部すべりが起こっていることが明らかになった。

口頭

地磁気・地電流データに含まれる電磁場コヒーレントノイズの除去に関する数値実験

小川 大輝; 浅森 浩一; 濱 友紀*

no journal, , 

将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性がある現象(新たな火山の形成等)の潜在的なリスクを排除するためには、地表からの調査の段階において、地下深部の高温流体等の存否や分布をあらかじめ確認しておくことが重要となる。本研究では、その調査技術の一つとして有効であると考えられる地磁気・地電流(MT)法について、従来から広く利用されるリモートリファレンス処理のみでは除去が困難な電磁場コヒーレントノイズを対象にした、新しい観測データ処理方法を試行した。本手法は、解析周波数ごとに連続ウェーブレット解析と独立成分分析を組み合わせて観測データを処理するものである。処理では、観測データが自然磁場変動に関連するシグナル, コヒーレントノイズ, 非コヒーレントノイズの3種類の源信号から構成されると仮定した。そのため、独立成分分析の際に入力値を東西の磁場変動に対応する成分と、南北の磁場変動に対応する成分とに大別し、入力及び出力信号成分を3成分ずつにすることでコヒーレントノイズの検出精度を高めた。また、コヒーレントノイズを想定した矩形波ノイズを加算した観測データに適用し、その有効性を確認した。

口頭

HF/HNO$$_{3}$$水溶液中におけるNb, Ta, Paの陰イオン交換実験; Dbフッ化物錯体の推定に向けて

安達 サディア*; 末木 啓介*; 豊嶋 厚史*; 塚田 和明; 羽場 宏光*; 小森 有希子*; 横北 卓也*; 森 大輝*

no journal, , 

ドブニウムフッ化物錯体の化学種推定に向けた基礎実験として、HF/HNO$$_{3}$$水溶液でニオブ, タンタル, プロトアクチニウムの陰イオン交換実験を行なった。HNO$$_{3}$$濃度ごとに、フッ化物イオン濃度を変化させ陰イオン交換挙動を調べた。講演ではその分配係数の変化から錯形成について考察し、ドブニウムの化学種検討を行なう。

口頭

南九州せん断帯におけるGNSS観測,4

渡部 豪; 浅森 浩一; 島田 顕臣; 小川 大輝; 雑賀 敦; 梅田 浩司*

no journal, , 

九州地方南部には、GNSS速度場を用いたひずみ速度解析から、10$$^{-7}$$/yr超のせん断ひずみ速度集中域が存在する。また、その領域では、明瞭な活断層は認められていないものの、左横ずれの断層運動を伴う内陸地震が発生している。これらの観測事実は、地下深部で断層運動が生じている可能性を示唆する。そこで、本研究では、同領域(南九州せん断帯)の地殻変動を推定するため、GNSS観測を2016年3月より開始した。その結果、せん断帯直下の深さ約22km以深で約13mm/yrすべりが生じていることを明らかにした。この結果は、下部地殻のせん断すべりが同領域での地震活動や地殻変動に寄与している可能性を示唆する。

口頭

南九州せん断帯におけるGNSS観測,5

渡部 豪; 浅森 浩一; 島田 顕臣; 雑賀 敦; 小川 大輝; 梅田 浩司*; 後藤 翠; 島田 耕史; 石丸 恒存

no journal, , 

地層処分に係る地質環境長期安定性を検討する場合、地形的に不明瞭な活断層に関する活動性の評価は重要な課題の一つである。そのような背景下、南九州には、左横ずれのせん断帯が存在し、10$$^{-7}$$/yr超のせん断ひずみ速度分布がGNSS速度場より推定され、そこではM6前後の左横ずれ型のメカニズムをもつ地震が発生している。しかし、せん断ひずみ速度の集中域やこれらの地震に対応した明瞭な活断層は認められておらず、地形的に不明瞭な活断層を検出するための技術開発を目的として、10点のGNSS稠密観測網を構築し2016年より観測を開始した。約5年間の観測の結果、南北幅約190kmの領域内に東西方向のせん断変形の変形中心が少なくとも二つ存在する可能性が示され、一つ目は、固着域の深さが約8km、すべり速度が約10mm/yr、二つ目は、固着域の深さが約5km、すべり速度が約6mm/yrであることを明らかにした。これらの結果は、地形的に不明瞭な断層下でのひずみ蓄積過程を明らかにする上で貴重なデータといえる。

口頭

宮崎平野及びその周辺におけるS波偏向異方性の推定

小川 大輝; 平塚 晋也*; 浅森 浩一; 島田 耕史

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分事業における地質環境の長期安定性評価の際の課題の一つとして、スラブの脱水に起因する流体等のような深部流体が処分サイトに及ぼす重大な影響が挙げられる。九州地方の前弧域はフィリピン海プレートの沈み込み帯に位置しているため、スラブからの脱水に起因して地下深部から上昇する水が宮崎平野及びその周辺地域へ関与していることが報告されている。このような水の流入経路と地下の地震波異方性との関連付けを行うことを目標に、著者らは宮崎県内の観測点で記録された地震データを対象としたS波スプリッティング解析を行った。異方性の方向は概ね九州地方に卓越する水平圧縮応力軸方向と調和的である一方、水平圧縮応力軸方向とおよそ直交する方向が卓越する観測点も複数認められた。異方性の強度に関しては、宮崎平野南部や地震波トモグラフィーにより推定されたS波低速度体の直上の地域において、周辺に比べて強い異方性を示す領域が少数認められた。

口頭

部分溶融域を指標としたマグマ活動範囲の評価技術; 青野山単成火山群を事例としたMT法電磁探査による比抵抗構造の推定

浅森 浩一; 小川 大輝

no journal, , 

将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性がある火山活動の潜在的なリスクを適切に評価するためには、地下深部におけるマグマや火山性流体の存否や分布を把握することが重要であると考えられる。本研究では、第四紀に活動した青野山単成火山群を事例としたMT法電磁探査により、火山群下の詳細な比抵抗構造を推定した。その結果、部分溶融域や火山性流体の存在を示唆する顕著な低比抵抗体が、火山群下の地殻及びマントル最上部に認められた。

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