| 研究課題/領域番号 |
17H04976
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| 研究種目 |
若手研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
地球・資源システム工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
鈴木 杏奈 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (60796449)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | き裂 / トレーサー / ナノ・マイクロ粒子 / マイクロ流路 / 3Dプリンタ / パーシステントホモロジー / 流動実験 / 地下開発 / ネットワーク / 粒子トレーサー / き裂ネットワーク / トポロジー解析 / モデル化 / 流体工学 / ナノ材料 / 資源開発工学 / 可視化 |
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| 研究成果の概要 |
機能性ナノ粒子を用いたナノトレーサーは，き裂岩体内の流体流動を高精度で推定する可能性がある. 本研究では、ナノトレーサーを用いた新しいき流体流動評価法の提案を目指し、マイクロ流路や3D プリンタを使ったき裂構造を制御した透水実験を実施した。マイクロ流路の実験では、大きさの異なる粒子が異なる流れ挙動を示すことを確認し、粒子トレーサーによるき裂構造推定法を考案した。また、3Dプリンタを用いたき裂ネットワークモデルでは、数値シミュレーションと実験との比較を行い、モデルの検証を行うことができた。さらには、き裂の構造を位相幾何学を用いて定量化し、構造と流れとの関係を解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地下開発では、限られたアクセスできる場所から見えない地下の情報をいかに取り出すかが非常に重要な課題である。本研究で提案する粒子トレーサーを井戸に注入することによって、従来型の塗料などを使ったトレーサーでは得られなかった、ジオメトリ（大きさ、長さ）の情報を取得することができると期待できる。き裂の幅の情報を得ることができると、流れる流量、流速を推定することができ、地下の見える化に一歩大きく近づくことができる。また、本研究で利用するパーシステントホモロジーでは、構造と流れの関係式を導くことができた。これは、地下開発だけでなく、多孔質材料などの分野にも大きな貢献となると考えられる。
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