| 研究課題/領域番号 |
21H01869
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
岸田 潔 京都大学, 工学研究科, 教授 (20243066)
|
|---|
| 研究分担者 |
緒方 奨 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50868388)
中島 伸一郎 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (70346089)
安原 英明 京都大学, 工学研究科, 教授 (70432797)
三好 貴子 京都大学, 工学研究科, 特定助教 (30982318)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
|
|---|
| キーワード | 水圧破砕 / 損傷理論 / THMC連成解析 / 透水試験 / 地熱開発 / き裂進展 / THMC連成 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
地熱増産システムは，水圧破砕という技術を用いて地熱貯留層に人工的に割れ目を発生させ，透水性を改善することにより，蒸気の生産性を向上させて発電量を増進かつ持続的供給を行うものである．水圧破砕は岩石に割れ目を生成させるが，割れ目の発生・進展プロセスを精緻にかつ正確に記述可能なモデルを構築できれば，地熱エネルギーの効率的で継続的な生産に寄与する．
本申請では，岩石の鉱物組成を精緻に把握し，岩石の不均質性を記述できるモデルを構築する．このモデルを用いて圧裂試験の再現解析を行い，妥当性・有用性を検証する．さらに，実際の温度・地圧を模擬した地熱貯留層で水圧破砕を再現し，地熱回収の増産効果を予測評価する．
|
| 研究成果の概要 |
岩石の鉱物分布および鉱物境界の力学的特性を考慮した提案手法を用いることで，圧裂引張試験における基本的な力学特性を再現することに成功した．また，鉱物界面のような脆弱な面において周囲に先行して破壊が発生すると，その両端に引張応力が集中して亀裂が進展すること，またこれらの亀裂が繋がって巨視的な亀裂となることが確認された．
単一き裂を有する花崗岩の透水特性を調べるため，透水試験とX線CT試験を組み合わせた研究を行った．熱の影響により，き裂の接触状態の不可逆的な挙動を生じ，開口幅が閉塞する傾向が示された．長期試験の結果，圧力・温度環境が浸透率に影響を与えることが明らかになった．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水圧破砕による熱・圧力の影響を考慮した亀裂進展過程を精緻に説明できるシミュレータの開発は，安定的な地熱増産システムの開発につながる．また，熱・圧力環境下でき裂の構造が変化し，透過率を変化するメカニズムを捉えることは，長期間の安定的な地熱開発に寄与するものである．
これらの技術は，長期間，岩盤に物質を安定的にこていする技術にも援用可能であり，エネルギー生成後の副産物（CO2や高レベル放射性廃棄物）の処分事業に援用できる技術である．
|
