2018 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of radioactive waste reservoir safety based on the elucidation of fluid flow mechanism
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17F17382
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
蒋 宇静 長崎大学, 工学研究科, 教授 (50253498)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LIU RICHENG 長崎大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-11-10 – 2020-03-31
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| Keywords | 交差亀裂 / 亀裂ネットワーク / 非線形的流動特性 / 臨界動水勾配 / 表面ラフネス / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、実岩盤の調査結果に基づき様々な空間分布特性を有する三次元亀裂ネットワークモデルを作成し、空間的に交差する亀裂と複雑な亀裂ネットワークにおける流体の非線形的流動特性を解明するとともに、臨界動水勾配とForchheimer法則に関する係数の計算式を提案したものである。平成30年度では、高精度の流体流量計測システムを構築し、ナビエ・ストークス方程式を解き、数値シミュレーションを実施することにより、交差亀裂内の流体流れの非線形性を詳細に調べた。また、複雑な亀裂ネットワーク数値モデルを構築し、その透水性と幾何学的パラメータ（例えば、亀裂の開口幅、表面ラフネス、交差点の数）との相関関係についても考察を行って、下記に示す有意な結論が得られた。
1.高精度の流体流量計測システムを構築した。
2.CCDカメラを使い岩盤ネットワーク内の流動挙動の可視化を実現させることにより、実験モデル内の亀裂の表面ラフネスと開口幅を正確に計測することができた。
3.複雑な亀裂ネットワークの数値モデルを構築し、ナビエ・ストークス方程式を解き、数値シミュレーションを実施することにより、透水性と幾何学的パラメータとの相関関係を詳細に考察した。
4.幾何学的パラメータが岩盤ネットワークにおける流体の線形的流動と非線形的流動を区別する臨界動水勾配に与える影響の度合いは、開口幅＞表面ラフネス＞交差点の数という順であることを解明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
浸透流方程式を解くプログラムの改善と計算効率の向上により、研究計画がほぼ予定通り進められ目標もほぼ達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度までに解明してきた亀裂接触部における連成評価モデルを亀裂ネットワークモデルに導入し、接触部の破壊がモデル全体の水理物質移行特性に与える影響を詳細に考察する。亀裂表面ラフネスと透水係数との関係式及びフラクタル次元による亀裂の空間分布特性の評価手法を一体化し、より高度な水理物質移行特性評価モデルを提案する。
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