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Den Geheimnissen unseres Planeten mit Offshore-Bohrtechniken auf der Spur

Swagelok Offshore-Bohrungen Chikyu

Tiefseeforschungsschiff nutzt Offshore-Bohrtechniken, um die Geheimnisse unseres Planeten zu ergründen

An den tiefsten Punkten des Meeresbodens sind die Antworten auf einige der größten Mysterien des Planeten zu finden. Die schrittweise Verschiebung der Erdkruste und der tektonischen Platten liefert Ansätze zur Lösung dieser Geheimnisse – oder wie Forscher des japanischen Forschungsbohrschiffes (D/V) Chikyu sie mitunter nennen: die „Erinnerungen“ unseres Planeten.

Die Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) untersucht Naturphänomene wie seismische Aktivitäten oder den Klimawandel mithilfe von Forschungsschiffen wie der Chikyu, die diese Forschungen durch Offshore-Bohrungen vorantreibt.

JAMSTEC und die Chikyu nutzen Steigrohrsysteme, die normalerweise bei Offshore-Bohrungen nach Öl zum Einsatz kommen und für Forschungszwecke umgebaut wurden. Die Forscher an Bord der Chikyu bohren in die Erdkruste und sammeln Proben, die vor Ort in Echtzeit analysiert werden können. Diese Proben zeigen, welche Auswirkungen die Energie, die tief im Innern unseres Planeten zu finden ist, auf unser Leben hat. „Viele der Proben, die von der Chikyu gesammelt werden, offenbaren Dinge, die noch nie ein Mensch zuvor gesehen hat”, sagt Chiaki Igarashi, Mitglied der Leitungsgruppe der Expedition bei JAMSTEC.

Für den Erfolg dieser wichtigen Forschungsarbeit hat JAMSTEC unsere Swagelok Teams mit der Bereitstellung von Fluidsystemkomponenten beauftragt, einschließlich Rohrleitungen und Rohrverschraubungen, die für die Arbeit in den Tiefen des Ozeans geeignet sind.

„Um in einer Tiefe von 7.500 Metern unterhalb des Meeresbodens die maximale Bohrleistung aufzubringen, benötigen wir Produkte, die unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren“, erläutert Lena Maeda, Projektmanagerin der Expedition bei JAMSTEC. „Swagelok wurde von den Wissenschaftlern an Bord der Chikyu hochgelobt. Zudem geht das Unternehmen auf die individuellen Bedürfnisse und Anforderungen der Forscher ein. Wir können uns keinen besseren Partner als Swagelok für unsere Fluidsysteme vorstellen.“

Zuverlässigkeit als Grundlage für bahnbrechende Forschung

“Es wird mit einer Wahrscheinlichkeit von 70–80 % davon ausgegangen, dass sich das große Nankai-Trough-Erdbeben innerhalb der nächsten 30 Jahre ereignen wird“, so Maeda. „Die Chikyu untersucht die möglichen natürlichen Ursachen, die dieses Erdbeben verursachen können. Auch wenn diese Ursachen noch ungeklärt sind, haben unsere Forschungsreisen bereits Erkenntnisse zu den Charakteristika, Strukturen und zum Verhalten der geologischen Eigenschaften von Transformstörungen hervorgebracht.“

Maeda zufolge haben zuverlässige Systeme diese wissenschaftlichen Durchbrüche erst ermöglicht. An Bord der Chikyu werden Bohrungen zur Sammlung von Proben durchgeführt, die anschließend in Echtzeit analysiert werden – ein fein abgestimmter Prozess, bei dem bereits kleinste Leckagen Sicherheitslücken oder erhebliche Ausfallzeiten zur Folge haben können. Zudem ist das Schiff meist über einen langen Zeitraum auf dem offenen Meer. Die Rückkehr zur Küste aufgrund von Wartungsarbeiten kann erhebliche Störungen der gesamten Forschungsarbeit mit sich bringen.

„Es gibt keinen festgelegten Zeitraum für unsere Forschungsreisen und da die Chikyu über einen Hubschrauberlandeplatz für den Transport von Besatzungsmitgliedern verfügt, kann das Schiff so lange auf See bleiben und Langzeitforschung betrieben werden“, so Maeda. „Die längste Einsatzzeit für Forscher beträgt zwei Monate. Besatzungsmitglieder, die für den Betrieb des Schiffs zuständig sind, werden jedoch alle 28 Tage ausgewechselt.“

Der Weg zu effizienten Analysen

Die vom Meeresboden gesammelten Proben werden von den Wissenschaftlern an Bord der Chikyu beispielsweise mithilfe von Gaschromatographie analysiert. Eine zuverlässige Gasversorgung ist demnach grundlegend für eine effiziente Analyse. Swagelok hat daher zusammen mit JAMSTEC spezielle Swagelok® Gasverteilungssysteme für die Labore an Bord der Chikyu entwickelt, die während der langen Reisen eine beständige Leistung für die Forschungsarbeit gewährleisten.

Abgesehen von der Zuverlässigkeit bieten einfach zu bedienende Gasverteilerpanels erhöhte Sicherheit, verringern Ausschuss und tragen dazu bei, die Reinheit der Gase zu gewährleisten. Die geringe Größe der Systeme trägt darüber hinaus dazu bei, dass wertvoller Platz gespart wird und die Besatzung des Forschungsschiffes bereits bestehende Anlagen effektiv nutzen kann.

Eine vertrauensvolle Beziehung

Die Entscheidung von JAMSTEC, Swagelok für die Ausstattung der Chikyu mit Gasverteilungssystemen zu beauftragen, gründet sich unter anderem auf der dreißigjährigen Geschäftsbeziehung, die zwischen der Forschungseinrichtung und dem Unternehmen besteht. Swagelok liefert nicht nur qualitativ hochwertige Komponenten, sondern berät JAMSTEC ferner zu einer Vielzahl von Anwendungen an Bord der Chikyu und bietet Unterstützung hinsichtlich Field Engineering  Services und Schulungen.

„Die Field Engineers von Swagelok kennen die Anlagen und Systeme vor Ort sehr gut und wir können Pläne entwickeln, ohne erst detaillierte Erklärungen liefern zu müssen“, berichtet Igarashi. „Sie unterbreiten Vorschläge, die genau auf die Chikyu sowie unsere Anforderungen zugeschnitten sind, und wir hoffen, auch in Zukunft mit Swagelok zusammenarbeiten zu dürfen.“

In naher Zukunft, im August 2021, soll die Chikyu auf die „Shallow Core“-Expedition gehen. Bei dieser Forschungsreise soll die Kuroshio-Strömung untersucht werden. Diese Strömung transportiert Hitze und Wasserdampf aus dem tropischen Pazifik in subarktische Regionen und beeinflusst das Klima in Ostasien, einschließlich der japanischen Inseln. Im Oktober werden die Forscher der Chikyu Proben von unterhalb des Meeresbodens nehmen, um Daten über vergangene Erdbeben vor der Küste Japans zu untersuchen.

„Ein großes Ziel hat die Chikyu noch vor sich: bis zum Erdmantel vorzudringen“, fährt Igarashi fort. „Die Chikyu wurde eigens für diesen Zweck entwickelt. Proben aus dieser Tiefe zu sammeln, ist etwas, was der Menschheit bislang noch nicht gelungen ist. Niemand hat bisher das Innere der Erde zu Gesicht bekommen oder eine Probe des Erdmantels in Händen gehalten. Wir und die gesamte Besatzung der Chikyu werden unser Bestes tun, um dieses Ziel zu erreichen.“

Wenn Sie mehr über die Forschung erfahren möchten, die auf der Chikyu betrieben wird, besuchen Sie die Website von JAMSTEC oder folgen Sie dem Chikyu-Team auf Twitter. Sie möchten mehr darüber erfahren, wie Field Engineers von Swagelok und andere Experten für Fluidsysteme Sie bei einzigartigen und bahnbrechenden Anwendungen unterstützen können? Erfahren Sie hier mehr dazu.

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