2016 Fiscal Year Annual Research Report
中性子回折を用いた一軸圧縮および封圧下における岩石材料の応力ひずみ測定
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26289349
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| Research Institution | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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Principal Investigator |
阿部 淳 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 研究員 (70513604)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 地殻工学 / 中性子回折 / AE信号測定 / 三軸圧縮試験 / 岩石供試体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子力発電所から出る高レベル放射性廃棄物の地層処分、あるいは地球温暖化の原因と考えられている二酸化炭素を地下に貯留するCCS（Carbon dioxide Capture and Storage）などのような、 地下環境空間を工学的に利用するための研究が進んでいる。これら地下深部の安定的な工学的利用のためには、地下岩盤を形成する岩石材料の力学特性を理解しておく必要があると言える。これまでに、岩石材料中にひずみが蓄積するメカニズムの詳細を解析するために、種々の岩石材料を供試体に一軸圧縮荷重を印加しながらAE(Acoustic Emission)信号と中性回折パターンの同時測定が行えるシステムを開発し、ひずみ測定を行ってきた。しかしながら、地下環境下における岩石材料の力学特性を評価するためには、三軸圧縮下でのひずみ測定へ展開する必要がある。そこで、本研究では、岩石供試体に三軸圧縮応力を印加しながら、AE信号測定と中性子回折実験が可能なシステムの開発を目指している。
平成28年度末には、茨城県東海村に建設されたJ-PARC（Japan Proton Accelerator Research Complex）において、種々の岩石材料を一軸圧縮しながら中性子回折法を用いたひずみ測定をAE信号測定を行った。得られた岩石材料の中性子回折ピークから、岩石中に含まれる鉱物種毎に蓄積するひずみ量を求め、鉱物結晶中に蓄積するひずみ量が鉱物種によって異なる事を明らかにした。この結果から、固い鉱物にはより大きな応力が載荷されていると考えられる。
平成29年度には岩石材料に三軸圧縮を印加しながらAE信号測定および中性子回折ひずみ測定可能なシステムの仕様を検討し、設計・製作する予定である。それにより地下中の岩石材料が変形するメカニズムや破壊が発生するメカニズムの解明を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
平成28年度には三軸圧縮システムの仕様を検討し、設計・製作する予定であったが、J-PARCでの中性子を用いた予備実験が中性子標的容器の不測の故障による運転停止および中性子ビーム強度の低下によって行えなくなった。それにより、三軸圧縮システムの仕様の検討ができていないため、研究の進捗がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度には、岩石材料に三軸圧縮を印加しながら中性子回折実験とAE信号測定が可能な三軸圧縮システムを設計・製作する。そのために、まずは地殻工学を専門とする研究者に装置として必要な仕様、例えば最大発生封圧値などをヒアリングし、装置の仕様検討の際の参考にする。
また、封圧容器を用いた中性子実験では、この容器材料による中性子が減衰し、試料からの解析に耐えられる十分な強度の中性子が観測できるかを検討する必要がある。今回用いる予定の金属容器材料の中性子減衰率からすると、試料が金属容器内にセットされていても試料からの散乱は解析に耐えられる強度で取得可能であるとの見込みを得ている。そこで、我々は中性子を使った予備実験を行い、試料から十分な強度のシグナルが実際に得られるかを検討する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度に購入を予定していた封圧発生システムの購入を予定していたが、J-PARCの中性子標的容器の不測の故障により実験計画に遅れが出たため、本実験システムの購入を次年度に延期した。平成29年度に封圧発生システムの仕様を決定し、次年度に繰り越した費用にてこれを購入し、中性子実験に用いる。
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Research Products
(2 results)
