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鉄の1/5の重さで強度は5倍!竹中工務店が南極で挑む炭素繊維強化プラスチックの建築利用

2023.09.01

昭和基地から内陸に約1000km離れたドームふじ基地周辺に、過去100万年を超える歴史が記録された氷が存在する可能性がある。厚い氷をくりぬいて採取したアイスコアを解析することは、気候変動の謎を解き明かし、未来に備える一助となる。

竹中工務店内陸に位置するドームふじ基地の標高は約3800m。平均気温はマイナス54℃。酸素が薄く、猛烈な寒さの過酷な環境だ。

氷床南極の地を覆う厚い氷床を円柱状にくりぬいて採取した氷の柱「アイスコア」。ここから過去の気温や大気の変化を知ることができる。

極限の地で性能を検証し一般建築への利用を目指す

 南極大陸を厚く覆う氷の厚さは最大約4900mにも達する。長年降り積もった雪が押し固められてできる氷床には、当時の気候が記録され、大気や塵などがそのまま保存されている。

 南極地域観測隊は2022年から6年かけて新たな氷床掘削を計画。厚い氷床から最古級の「アイスコア(氷の柱)」を採取し、過去100万年超の気候変動の解明に挑んでいる。成功すれば世界初だ。

 内陸のドームふじ基地付近の「ドームふじ観測拠点Ⅱ」を現場とし、ゼネコンの竹中工務店は掘削施設建設を担う。同社技術本部技術戦略部シニアチーフエキスパートの太田義弘さんが説明する。

「掘削施設の屋根の骨組みに炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を使うことを見いだし、設置しました。世界初のアイスコア掘削に向け、性能の検証を始めています」

 現場への遠距離運搬、限られた人員での組み立て、極寒に耐えうる素材など課題は山積みだった。

「CFRPはその課題をクリアし、軽量で、極低温環境でも強いゆえに錆びない特徴を備えています。航空、宇宙、自動車産業でも利用が進み、鉄と比べ重量が5分の1でありながら引張強度は5倍。作業の負担軽減や部材の輸送・組み立てにかかるエネルギーを大幅削減し、脱炭素社会の実現にも寄与すると考えています」(太田さん)

 竹中工務店は第1次南極観測隊で日本初のプレハブ建築といわれた初期の昭和基地建設に協力。以後、極地での建設に関して継続的に関わってきた。その中でCFRPに注目し、南極行きを志望したのが第64次夏隊の田邊祐介さん。

「もともとあまり動じない性格でしたが、南極へ行ったことでさらに胆力がつきました。どうにかなるという前向きな気持ちは、仕事にプラスに働いていると思います」

 23年2月の帰国後、アメリカ・シリコンバレーの子会社代表に就任。南極の経験は田邊さんのキャリアを大きく変えたようだ。

竹中工務店CFRPを使用した屋根架構(2020年に国内で実施された仮組みの様子)。従来の鉄骨屋根と比較し、約40%の重量削減が見込めることがわかった。

竹中工務店実際のドームふじ基地付近の氷床掘削施設。

竹中工務店CFRP部材を用いた観測施設の設置作業に取り組む田邊さん。軽量・高強度なCFRPを用いることによる輸送・組み立てエネルギー削減効果の検証を行なった。

竹中工務店氷床掘削では地表から垂直に掘り進め、採取したアイスコアを分析。これまでの最古の氷は欧州チームの約80万年前。日本チームは100万年超を目指す。

取材・文/百瀬康司 写真提供/国立極地研究所、竹中工務店

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