アイスランドの科学者がマグマまで掘削計画

私は世界の火山ホットスポットの一つ、アイスランド北東部、クラフラ火山の近くにいます。

少し離れたところに火山の火口湖の縁が見え、南側には蒸気孔と泥だまりが湧き出ています。

クラフラは過去 1,000 年間に約 30 回噴火しており、最近では 1980 年代半ばに噴火しました。

ビョルン・ポル・グズムンドソンが私を草の茂った丘の中腹に連れて行ってくれました。彼は、クラフラのマグマを掘削することを計画している国際的な科学者のチームを運営しています。

「私たちは今、掘削を行う予定の場所に立っているのです」と彼は言う。

Krafla Magma Testbed (KMT) は、マグマ、または溶けた岩石が地下でどのように動作するかについての理解を進めることを目的としています。

その知識は、科学者が噴火のリスクを予測し、非常に高温で潜在的に無限の火山エネルギー源を利用することで、地熱エネルギーを新たな境地に押し上げるのに役立つ可能性があります。

国民党チームは2026年から、地下約2.1キロ（1.3マイル）にユニークな地下マグマ観測所を建設するための2つのボーリング孔のうちの最初のボーリング孔の掘削を開始する。

「それは私たちのムーンショットのようなものです。それは多くのことを変えるでしょう」とミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学の火山学教授であり、国民党の科学委員会の委員長を務めるヤン・ラベル氏は言う。

火山活動は通常、地震計などのツールによって監視されます。しかし、地表の溶岩とは異なり、地下のマグマについてはあまりわかっていないとラベル教授は説明します。

「私たちはマグマを計測して、地球の鼓動を実際に聞くことができるようにしたいのです」と彼は付け加えた。

圧力センサーと温度センサーが溶岩中に設置されます。 「マグマに何が起こっているかを事前に知るためには、これら 2 つの重要なパラメータを調査する必要があります」と彼は言います。

世界中で推定 8 億人が危険な活火山から 100 km 以内に住んでいます。研究者たちは、自分たちの研究が命とお金を救うのに役立つことを望んでいます。

アイスランドには 33 の活火山系があり、ユーラシアと北アメリカのプレートが引き離される亀裂の上に位置しています。

直近では8回の波があった レイカネス半島の噴火 インフラにダメージを与え、グリンダヴィークのコミュニティの生活を一変させた。

グズムンドソン氏はエイヤフィヤトラヨークトルについても指摘している。 2010年に大混乱を引き起こした 火山灰の雲により10万件以上の航空便欠航が発生し、その被害額は30億ポンド（39億5,000万ドル）に上った。

「あの噴火をもっとうまく予測できていたら、多額の費用を節約できたかもしれない」と彼は言う。

国民党の2番目のボーリング孔は、マグマの極端な温度を利用する新世代の地熱発電所のテストベッドを開発する予定だ。

「マグマは非常にエネルギーに富んでいます。それらは、地熱エネルギーにつながる熱水系に電力を供給する熱源です。なぜ源に行ってみないのですか？」ラヴェル教授は尋ねます。

アイスランドの電力の約 65% と家庭用暖房の 85% は、タービンを駆動して発電するための熱源として、地下深くから高温の流体を利用する地熱から来ています。

下の谷では、クラフラ発電所が約 30,000 世帯に温水と電気を供給しています。

「計画では、マグマ自体のすぐ手前で掘削し、おそらくマグマを少し突くつもりです」とビャルニ・パールソン氏は苦笑いしながら言う。

「地熱資源はマグマ体の直上にあり、その温度は摂氏500度から600度程度だと考えています」と国営電力会社ランツビルクジュンの地熱開発担当エグゼクティブディレクター、パルソン氏は語る。

マグマを地下で見つけるのは非常に困難ですが、2009 年にアイスランドの技術者が偶然発見しました。

彼らは深さ4.5kmのボーリング孔を作り、超高温の流体を抽出する計画を立てていたが、驚くほど浅いマグマを遮断したためドリルは突然停止した。

「わずか2.1kmの深さでマグマに衝突するとはまったく予想していませんでした」とパールソン氏は言う。

マグマに遭遇することはまれで、ここケニアとハワイでしか起こっていません。

過熱水蒸気は記録破りの452℃まで上昇し、チャンバー内は推定900℃でした。

ドラマチックなビデオでは、立ち上る煙と蒸気が示されています。急激な熱と腐食により、最終的に井戸は破壊されました。

「この井戸は約10倍の量を生産しました」 [energy] この場所の平均的な井戸よりも優れています」とパールソン氏は言います。

そのうちの 2 つだけで、発電所の 22 個の井戸と同じエネルギーを供給できると彼は指摘します。 「明らかにゲームチェンジャーが存在します。」

世界中には 600 を超える地熱発電所があり、24 時間体制の低炭素エネルギーの需要が高まる中、さらに数百の地熱発電所が計画されています。これらの井戸の深さは通常約 2.5km で、350°C 未満の温度に対応します。

いくつかの国の民間企業や研究チームも、深さ5～15kmで温度が400℃を超える超高温岩と呼ばれる、より高度な超深部地熱の開発に取り組んでいる。

より深く、より高温に到達する熱埋蔵量は「聖杯」である、とグリフィス大学の学部長であり、ニュージーランドの地熱研究所の元所長であるロザリンド・アーチャーは言う。

各ボーリング孔は標準的な地熱井よりも 5 ～ 10 倍多くの電力を生産できるため、非常に有望なのはエネルギー密度の高さであると彼女は説明します。

「ニュージーランド、日本、メキシコが注目していますが、ドリルの刃を地面に突き刺すのに最も近いのは国民党です」と彼女は言う。 「それは簡単ではありませんし、始めるのに必ずしも安いわけではありません。」

この極限の環境への掘削は技術的に困難であり、特殊な材料が必要です。

ラヴェル教授はそれが可能だと確信している。極端な温度はジェットエンジン、冶金、原子力産業でも見られると彼は言う。

「私たちは新しい材料とより耐食性の高い合金を探求する必要があります」とアイスランド大学の工業機械工学教授、シグルーン・ナンナ・カールスドッティル氏は言う。

研究室では、彼女の研究チームが、極度の熱、圧力、腐食性ガスに耐えられる材料をテストしています。地熱井は通常、炭素鋼で構築されていますが、温度が200℃を超えるとすぐに強度が失われると彼女は説明します。

「私たちは高級ニッケル合金とチタン合金に重点を置いています」と彼女は言います。

火山のマグマへの掘削は潜在的に危険に思えますが、グズムンドソン氏はそうではないと考えています。

「巨大なマグマだまりに針を刺しただけで爆発的な影響が生じるとは考えていません」と彼は断言する。

「これは2009年に起こりましたが、彼らはおそらく以前にもこれを知らずに行っていたことがわかりました。私たちはそれが安全だと信じています。」

アーチャー教授によると、地中に掘削して有毒ガスが発生したり、地震を引き起こしたりする場合には、他のリスクも考慮する必要があるという。 「しかし、アイスランドの地質環境を考えると、その可能性は非常に低いです。」

この作業には何年もかかりますが、高度な予測と火山の力の強化がもたらされる可能性があります。

「地熱界全体が国民党プロジェクトに注目していると思います」とアーチャー教授は言う。 「それは潜在的に大きな変革をもたらす可能性があります。」