| 研究課題/領域番号 |
22K05004
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
木下 尚樹 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (30263958)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 天然ガスハイドレート / 岩盤タンク / 岩石亀裂 / 物質移行特性 / トレーサー試験 / 低温下 / 岩石 / ガス浸透性 / 液体浸透性 / 氷飽和度 / 低温貯蔵 / 流体浸透 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
天然ガスハイドレート（NGH）は大気圧下-20℃で安定することから，長期備蓄を想定し，石油等で採用されている岩盤タンク備蓄方式を想定する．既往の研究により，岩盤中に存在する亀裂が岩盤タンクの堅牢性や機密性能に影響を及ぼすことがわかっているため，低温下における岩石亀裂の気・液浸透特性，力学・変形特性を実験により精密に評価，把握し，それらを踏まえた岩盤タンクの挙動，堅牢性，気密性評価を数値解析により実施する．低温物質の岩盤タンク備蓄は世界的にも設計・評価法は確立しておらず，岩盤タンク設計のための指針を示すことは非常に意義のあるものである．
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| 研究実績の概要 |
天然ガスハイドレート岩盤タンク周辺を構成する岩盤および岩盤亀裂中の物質移行特性（物質移行開口幅，分散長など）を適切に評価する必要があり，それら岩石や岩盤の物質移行特性はトレーサー試験により評価される．トレーサー試験は，トレーサー物質を含む溶液を供試体に通水し，排出された溶液中のトレーサー濃度の経時変化（破過曲線）と理論曲線のフィッティングにより供試体の物質移行特性を得る試験である．ここでは，自然の地下水流動条件に近い流速下における岩盤亀裂内の物質移行特性の評価を目的として数μL/min以下の極微小流量で試験可能な室内トレーサー試験装置を開発し，ダミー供試体と単一亀裂を有する花崗岩供試体を用いた試験によりその有用性を検証した．装置には，応力・温度条件の異なる環境下での試験も念頭に，既往の三軸セルを用いた．また，低流量下でのトレーサー試験で課題となる配管内での滞留を抑制するため，フラッシング機構を採用した．開発した装置を用いて，ダミー供試体と単一亀裂を有する花崗岩供試体を用いた試験によりその有用性を検証した．
実験検証の結果，流量制御や温度制御精度の向上などの課題が明らかになったものの，今回開発したトレーサー試験装置を用いることで，極低流量条件下でのトレーサー試験の実施が可能であることがわかった．今後は，より高精度の試験データの取得を目的としてさらなる試験装置の改良を行うとともに，種々の応力・温度条件下でのトレーサー試験に本装置を活用し，天然バリアの物質移行特性の評価を行なう．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は，自然の地下水流動条件に近い流速下における岩盤亀裂内の物質移行特性の評価を目的として数μL/min以下の極微小流量で試験可能な室内トレーサー試験装置を開発し，ダミー供試体と単一亀裂を有する花崗岩供試体を用いた試験によりその有用性を検証した．研究の進捗は概ね計画通りであり，目的にあった成果も得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は，岩石亀裂内の物質移行特性評価を目的として，極低流量のトレーサー注入が可能でかつフラッシング機構を有する室内トレーサー試験装置を開発し，ダミー供試体と岩石供試体を用いた試験の実施によりその有用性を検証した．実験検証の結果，流量制御や温度制御精度の向上などの課題が明らかになったものの，今回開発したトレーサー試験装置を用いることで，極低流量条件下でのトレーサー試験の実施が可能である事が分かった．
より高精度の試験データの取得を目的としてさらなる試験装置の改良を行うとともに，種々の応力・温度条件下でのトレーサー試験に本装置を活用し，天然バリアの物質移行特性の評価を行なう．
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