| 研究課題/領域番号 |
19H02237
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
安原 英明 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70432797)
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| 研究分担者 |
岸田 潔 京都大学, 工学研究科, 教授 (20243066)
木下 尚樹 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (30263958)
青柳 和平 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 幌延深地層研究センター, 研究職 (40636841)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 熱・水・応力・化学連成 / 連成数値シミュレータ / き裂性岩盤 / 透水・物質移行挙動 / 地層処分事業 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，単一不連続面を有する花崗岩を対象とし，温度・拘束圧を制御した連続透水試験およびラフネス剛性試験を実施した．連続透水試験では，透過水として模擬海水を用いて，模擬海水が花崗岩不連続面の透水特性に与える影響を評価した．また，ラフネス剛性試験では透過水として脱イオン水を用いて，花崗岩不連続面の不可逆透水特性について評価した．また，不連続面における鉱物溶解・沈殿等の化学作用をICP発光分光分析により評価し，透水試験前後の供試体を対象に不連続面形状測定を行うことで，透水による不連続面形状変化を評価した．さらに，走査型電子顕微鏡観察を行うことで二次鉱物の有無を確認した．透水試験に関しては，連続透水試験およびラフネス剛性試験を実施した．模擬海水を用いたE-21（20 oC，pH=8.27）では，透過率が試験開始から単調に減少した．E-21と同じ境界条件で試験を実施したE-22（20 oC，pH=8.27）では，E-21と同様，透過率が試験開始から単調に減少し，最終透過率は初期透過率に比べ約2オーダー減少した．ラフネス剛性試験R-1（20 oC，pH=6.00）では，載荷除荷の過程で弾性的な変化が確認され，今後，透水試験を実施する際は事前にラフネス剛性試験を行い，不連続面のかみ合わせを良くすることが望ましいと考えられる．また，正規化透過率を用いた他の供試体との比較に関しては，模擬海水を用いたE-22が最も透過率が減少しており，模擬海水由来の二次鉱物が不連続面上に生成されたことが原因として考えられる．物質濃度評価に関しては，E-21では全ての元素の溶出濃度が正となっており，不連続面上の沈殿現象よりも溶解現象が卓越したことが考えられる．そして，E-22では，Siの溶出濃度が多くの時間帯で負の値となっており，二次鉱物の沈殿現象が起きたと考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
コロナ禍の影響で，購入を予定していたもので入荷できなきものがあった．そのため，想定していた実験の開始を遅らせることになった．
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| 今後の研究の推進方策 |
① 拘束圧・温度・化学条件を制御した岩石亀裂の長期透水・物質移行試験：高温・高圧環境下で実施できる透水・物質移行試験装置の改良を実施する。また、温度（20～150°C）、化学条件（pH7～11、塩分濃度）を制御した岩石亀裂の透水・物質移行試験（試験期間：連続数ヶ月以上）を実施し、データを蓄積する。
② 岩石分析・化学分析・微視構造観察：実験前後の供試体に対して、走査型電子顕微鏡観察（SEM-EDS）蛍光X線分析（XRF）、X線回折分析（XRD）等により微視構造観察・鉱物分析を行う。
③ 熱・水・応力・化学・連成解析シミュレータiPSACCの開発準備：熱輸送、地下水流動、応力変形、亀裂発生・進展、物質移行、地化学反応を一括処理する熱・水・応力・化学連成数値解析シミュレータIPSACCの開発を継続する。
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