2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24760159
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
植村 豪 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70515163)
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| Keywords | CO2地中隔離 / ナノスケール / 多孔質内二相流 / X線CT |
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| Research Abstract |
前年度までの研究では，帯水層を模擬した珪砂多孔質モデルにナノスケールCO2を圧入した結果，ミクロスケールの液滴まで成長した後，安定して保持されることを示した．本年度は浸透過程に着目し，マイクロフォーカスX線CTを用いた多孔質内ナノスケールCO2の浸透現象を可視化すると共に，多孔質モデルの両端に微差圧計を設置し，圧入時の圧力損失も計測した．
実験の結果，ナノスケールCO2が多孔質モデルを浸透する際，広範囲にわたって一様に浸透している様子が捉えられ，さらに圧入に伴って圧力損失が増加したことから，ナノスケールCO2と水の混合物は，水単体よりも見かけの粘性が高いことが分かった．非混和二相系の場合は，高粘性流体は多孔質内で一様に浸透することから，本実験でも類似した流れ場を呈したと考えられる．
一方，実際の帯水層内では，ナノスケールCO2は液滴の粒径が徐々に増加しながら浸透し，流動を阻害することも予想される．しかし長大な多孔質モデルの製作は困難であるため，多孔質内でナノスケールCO2がミクロスケールまで成長した後，ナノスケールCO2を再圧入することで長時間経過後の状態を模擬し，多孔質内部の浸透過程を観察した．圧入初期段階では高い圧力損失が生じており，ミクロスケールのCO2液滴の存在によってナノスケールCO2の浸透経路が制限されたと考えられるが，その後，圧力損失は徐々に低下し，一定値に収束する傾向が見られた．X線CTで可視化したところ，ナノスケールCO2の注入に伴って多孔体内のミクロスケールのCO2液滴が減少する様子が観察された．
したがって，多孔質モデル内のミクロスケールのCO2液滴は浮力に対して安定にトラップされる一方，ナノスケールCO2の圧入に伴って移流が生じるため，帯水層内でのナノスケールCO2のの浸透は妨げられないと考えられる．
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