海底鉱物資源開発のための傾斜／動揺管内スラリー移送に関する研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25289323
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Maritime Research Institute
• Principal Investigator: 正信 聡太郎 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発系, グループ長 (80373413)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 智 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発系, 研究員 (70511591) ; 山本 マルシオ 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発系, 研究員 (10608631) ; 高野 慧 独立行政法人海上技術安全研究所, 海洋開発系, 研究員 (90636820)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 海洋工学 / 海底鉱物資源 / 大水深スラリー移送 / Flow Assurance / 傾斜管 / 動揺管

Research Abstract

海底熱水鉱床等の鉱物資源開発において、深海底で掘削された鉱物を洋上の採鉱母船にスラリー移送する揚鉱システムが検討されているが、世界的に開発事例がなく、揚鉱システムの設計技術の確立が急務となっている。本研究の目的は、当該システムの各構成要素の設計時に必須となる、スラリー流量、圧力損失、鉱石の管内閉塞を回避するための管内Flow Assuranceの評価等を行うための、動揺・傾斜する揚鉱管内における鉱石スラリー移送流の評価手法を開発することである。
当該年度は、管傾斜の影響を考慮したスラリー移送流の評価プログラムに資するスラリー移送流モデルを構築して、これまでに実施された試験結果と比較・検証した。具体的には、鉛直管、水平管、傾斜管の移送流モデル式に関する過去の研究事例を調査して、汎用的なスラリーの主流方向一次元モデル式を提案して、過去の試験結果と良い一致を示すことを確認した。
また、現在、各所で検討されている海底熱水鉱床開発に関する設計条件を調査して、揚鉱システム設計に求められる前提条件を整理した。整理した前提条件をもとに、スラリー移送試験装置を製作して、傾斜部を有する固定管路を用いたスラリー移送試験を実施するとともに、スラリー移送流モデルの検証のためのCFDによる数値シミュレーションの適用性について検討した。これらの結果とスラリー移送流モデルの比較・検証は、次年度に実施する計画である。
さらに、次年度に構築する計画の管動揺の影響を考慮したスラリー移送流モデルに関する文献調査を開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度に計画していた項目はすべて実施することができたので。

Strategy for Future Research Activity

本研究はおおむね順調に進展しており、研究計画に特段の変更を行う必要はない。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当該年度では、当初、高速度カメラを購入してスラリー移送試験を実施予定であったが、高速度カメラの要求仕様の検討が不十分であったため、短期的に高速度カメラを借用して試験に臨んだ。また当該年度に、本研究に資する適当な国際会議等がなかったので、海外調査は行わず、文献調査に注力した。
試験の結果、高速度カメラの要求仕様を確定できたので、次年度に高速度カメラを購入するとともに、スラリー移送試験装置の改良に充てる予定である。