| 研究課題/領域番号 |
25249131
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
石田 毅 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10232307)
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| 研究分担者 |
直井 誠 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10734618)
陳 友晴 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (80293926)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 二酸化炭素排出削減 / 資源開発工学 / 水圧破砕 / 岩盤 / 破壊 / Acoustic Emission / 微小地震 / 地殻・マントル物質 |
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| 研究実績の概要 |
地球温暖化の速効的対策であるCO2(二酸化炭素)地中貯留では，大量のCO2を岩盤内に効率よく圧入する必要がある．CO2を実際に圧入する地下深部ではその温度圧力条件からCO2は水の1/100～1/10の小さな粘性を有する超臨界状態となる．このような粘性の小さい流体の圧入が微小地震の発生や遮蔽性を期待するキャップロックの安定性に悪影響を与えないことを確認する必要がある．そこで本研究では研究代表者らのこれまでの室内CO2圧入実験の成果に基づき，自然状態の現地の岩盤を用いてCO2の圧入実験を行い，極めて小さい地震であるAE(Acoustic Emission：岩盤の微小破壊に伴う弾性波動)を観測して圧入によって生じる亀裂の特徴を調べ岩盤の安定性への影響を評価することを目的とする．
H26年度は関西電力黒部第3発電所の高熱隧道において高温の花崗岩を利用して，超臨界CO2の圧入実験を実施した．初めての現場実験のため，種々のトラブルが生じたが，水と超臨界CO2による水圧破砕に成功した．しかしながら，十分なデータが取得できなかったため，当初計画では最終年度のH28年度に釧路コールマイン坑内の頁岩層で実験を行う予定でいたが，これを変更し，再度黒部サイトで実験を行い，不足データの追加取得を試みることも考えている．
H27年度は，当初計画通りJAEA(日本原子力研究開発機構)瑞浪超深地層研究所の常温の横坑で液体CO2の圧入実験を行う予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
H26年度に関西電力黒部第3発電所の高熱隧道で実施した超臨界CO2の圧入実験では，水による破砕は岩盤の既存亀裂にそって生じたのに対し，CO2による破砕では健全な岩盤中に新たな亀裂が造成されたため，水とCO2により亀裂の発生条件が異なり．研究目的である破砕流体の違いによる造成亀裂の特徴の違いを検討することができなかった．またCO2による破砕では亀裂発生時に体積膨張による圧力低下のため，CO2が超臨界状態から気体に相変化するため極めて激しい破壊が生じてAEが連続して発生し，現在の測定システムではAE測定に欠測が生じることがわかった．
H27年度は，測定器の改良を行うなどして問題点を改善を行い，JAEA(日本原子力研究開発機構)瑞浪超深地層研究所の常温の横坑で液体CO2の圧入実験を行う予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
H26年度は関西電力黒部第3発電所の高熱隧道で超臨界CO2の圧入実験を実施した．この成果に基づき，問題点の改善を行いながら，H27年度はJAEA(日本原子力研究開発機構)瑞浪超深地層研究所の常温の横坑で液体CO2の圧入実験を行う予定である．すでにJAEAの担当者と打ち合わせを行い，実験実施のための準備を進めている．
すでに「現在までの達成度」ところで述べたが，H26年度に関西電力黒部第3発電所の高熱隧道での圧入実験では，水による破砕は岩盤の既存亀裂にそって生じたのに対し，CO2による破砕では健全な岩盤中に新たな亀裂が造成されたため，水とCO2により亀裂の発生条件が異なり，研究目的である破砕流体の違いによる造成亀裂の特徴の違いを検討することができなかった．このサイトは，岩盤が講演であり，超臨界CO2の圧入実験に適しているが，上記に述べたように現状ではデータの取得が不十分である．当初は，最終年度のH28年度に釧路コールマイン坑内の頁岩層で実験を行う予定でいたが，これを変更し，再度黒部サイトで実験を行い，不足データの追加取得を試みることも考えている．
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| 備考 |
本研究計画の一部については，過去の研究成果とともに次の紙面に掲載された．
読売新聞2014年4月15日(火)夕刊第1面，The Japan News(読売の英字新聞) 2014年4月16日(水)第1面，日本経済新聞2014年5月20日(火)朝刊第14面（科学技術面）
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