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CO_2を深海に投入貯蔵する場合の液体CO_2を中心として、3000mレベルの深海の超高圧、低温環境下でのCO_2の挙動について実験と理論検討を行った。同時に深海へ安定な状態で送り込むための投入装置の研究を行い、液体CO_2およびCO_2水和物の場合について、新発想に基づいた移送装置の機能設計を行った。投入時に海水に直接触れたCO_2は界面から拡散していくか、或いは界面での圧力および温度が一定の範囲に維持された場合水和物を生成する。そこで圧力容器内に深海に相当する圧力・温度の環境を作り観察の結果、(1)液体CO_2と水との静置界面に水和物膜が生成されその成長速度は小さい、(2)界面の攪拌によって成長が促される、(3)温度或いは圧力の平衡条件を崩せば水和物の分解が容易に起こり、温度低下をもたらす、(4)一旦生成された水和物は圧力・温度の平衡条件が満たされていて、海流などによるせん断力が働かない限り安定であることを確認した。次に50気圧-300気圧の中・高圧容器内で界面から拡散したCO_2濃度の深さ方向分布の時間変化計測値から、それぞれの圧力における界面でのCO_2移動係数、水中での拡散係数および溶液の密度変化割合の3係数を、本研究用に開発したCFDコードを用いて見出した。さらに-60℃レベルの液体CO_2を海中に投入する場合の低温エネルギーを事前に回収し、海水との温度差から動力を取り出す基礎的な研究を実施し、洋上プラントの動力源とするシステム設計を行った。今後の研究課題として(1)水和物のより長期にわたった状態変化の追跡、(2)浅海域での気体CO_2からの拡散・溶解および密度変化対流の把握、(3)投入管から噴流される液体CO_2粒子の水への溶解と水和物化の定量的評価を考えている。
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