2019 Fiscal Year Research-status Report
持続可能な鉱物析出による材料強靭化－岩盤・構造物長期安全利用－環境保全技術の創出
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19K04596
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
奈良 禎太 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00466442)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 岩石 / モルタル / 破壊 / 透水性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
岩盤や構造物の長期安定性の確保には，鉱物析出による持続可能なき裂修復を固体材料で生じさせて，材料を強靭化させる技術を創出することが必要となる。そこで本研究では，岩盤や構造物の長期安定性を確保するシステムを構築することを最大の目的とし，ここでは，鉱物析出による材料内のき裂修復を持続可能な形で生じさせて材料を強靭化させる技術を創出し，岩盤・構造物の長期安定性確保に生かすことを目的とする。
初年度は，材料の力学物性に及ぼす鉱物析出の影響を室内試験によって調べた。特に試料として，岩石及びモルタルを利用した。
その結果，岩石表面に鉱物が析出することにより，破壊に対する抵抗性が増大した。これは，き裂進展速度の低下という形で現れた。また，鉱物析出による透水係数の低下が認められた。
この研究の独自性は，鉱物析出を利用した持続可能なき裂修復を起こして材料を強靭化させる技術を創出し，岩盤や構造物の長期安全利用の実現へ繋げることにある。持続可能なき裂修復は，遮蔽性能向上に繋がるため，放射性廃棄物処分に役立つ。初年度で得た成果として，材料のき裂進展の抑制と遮蔽性能の向上が挙げられるが，これは放射性廃棄物処分に極めて有用なものといえる。また，析出した鉱物は「炭酸カルシウム」であると考えられることから，鉱物析出には二酸化炭素が使われている。二酸化炭素は地球温暖化に大きく影響する気体であるため，本研究の成果は地球温暖化抑制にも役立つと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度においては，鉱物析出による破壊抵抗の向上と遮蔽性能の向上が室内試験で認められた。この結果は前例のないものである。放射性廃棄物処分のような，人類社会において極めて重要となる工学プロジェクトへ貢献できる成果と言えるため，非常に大きな進捗が得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度は，室内試験を中心に行い，鉱物析出による力学物性の向上という成果を得た。今後は，まず原位置岩盤での試験を念頭に置くこととし，初年度に得られた成果をよりスケールの大きな場で適用することを考える。さらに，周辺環境が力学物性に及ぼす影響をより詳細に検討することする。特に，二酸化炭素を有効に使用し，水中のカルシウムイオンと反応させて「炭酸カルシウム」の析出を促進することによって，短期間で材料の力学物性向上を起こす機構及び技術を創出したいと考えている。
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