2019 Fiscal Year Annual Research Report
Microstructural analysis of scale formed in the geothermal water and development of evaluation method for scaling property of materials
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19H02453
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
盛田 元彰 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (30636626)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋高 勇 東京海洋大学, 学術研究院, 助手 (20781884)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 付着物抑制材料 / マグネシウムシリケート水和物（M-S-H) / 粘土鉱物 / 地熱 / 層状ケイ酸塩鉱物 / スケール / シリカ / 炭酸カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地熱流体利用環境において形成されたスケールの組織を明らかにするために、泉質の異なる４つの温泉地域においてスケーリングした配管をサンプリングした。うち２つの地域の初期スケールについてSEMにより組織解析した。炭素鋼管が使用されている場合、初期スケールの形成優先サイトは腐食生成物上であった。
初期スケールの形成過程を明確にするべく、鉄系酸化物と初期スケールの相互作用について評価した。その結果、特定の鉄系酸化物に初期スケールとなる鉱物が付着容易であることが示唆された。
初期形成スケールの構造を明確にするために、小浜温泉において採取した曝気前と曝気後に形成した初期スケールに対してXRD、FT-IR、TG-DTA解析を行った。組織観察において両者のスケールはの見た目や空隙率は大きく異なっていたが組成は似ていた。また、構造もほとんど差がなかった。このことから、曝気前と曝気後において配管に沈着している鉱物相は同様であり、沈着する鉱物には構造的な特徴があった。しかし、文献において報告されているスケールの鉱物相のデータと完全に一致する鉱物相はなく、更に解析を進める。
採取した地熱流体の化学成分から，熱力学的解析を行い，スケーリングした鉱物種の中で相同定ができた鉱物については，熱力学的に妥当であることを確認した。
現地スケールと似たスケールを合成する手法の基礎検討として，pHと構造の関係を調査するための準備を行った。評価試験に使用できる緩衝液の選定した。
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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
計画通り４つの温泉地域においてスケーリングした配管をサンプリングできた。また、解析できたサンプル数は少なかったが，走査型電子顕微鏡のみの観察を予定していたが、XRD、FT-IR、TG-DTAの解析まで進めた。また，熱力学的な解析を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
スケールとなっている物質が低結晶質であったため、XRDのみで鉱物相の同定は難しかった。FT-IRとTG-DTAの解析の結果、複数相が混在していることが疑われた。今年度の初めに含水マグネシウムシリケートの標準試料を準備し、XRD、FT-IR、TG-DTAのデータのデータベースを構築し、それぞれの特徴から析出したスケールの構造の解析を進める。
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