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2016 年度 実績報告書

空隙スケール現象計測に基づくCO2地下貯留におけるトラップメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 25281036
研究機関東京工業大学

研究代表者

末包 哲也  東京工業大学, 工学院, 教授 (30262314)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードX線CT / マイクロトモグラフィ / 物質輸送 / 比表面積
研究実績の概要

二酸化炭素(CO2)地下貯留技術の安全性の評価に必要不可欠となる岩石多孔質内部でのCO2の移動・溶解・対流などのトラップメカニズムに関する物質移動現象の解明を行った.

地下に毛管力によりトラップされたCO2は地下水の流動により,徐々に地下水へと溶解する.この物質輸送にかかる質量流束は,一般的に飽和濃度と流体のCO2溶解濃度の差,比表面積,および,物質伝達係数の積で表されると考えられる.しかしながら,従来の計測手法では,多孔質内部の空隙スケールの可視化が不可能であったために,比表面積と物質伝達係数を分けて評価することができず,その積を現象論的な経験式に基づいて定式化するに限られていた.本研究では,これまでに開発してきた多孔質の空隙スケールでの高解像度可視化技術を駆使することにより,比表面積と物質伝達特性を区別して評価する手法を開発した.比表面積は飽和率により表すことができ,低い飽和率では空隙スケールでのトラップが支配的なり,大きい飽和率ではネットワークスケールでのトラップが支配的なり,フラクタル次元のクロスオーバーが見出された.従来の総括物質輸送特性でみると飽和率により物質輸送特性が変化しているように見受けられるが,これはほとんど比表面積の変化により説明することができ,物質輸送特性は飽和率によらず,一定になっていることを見出した.一方で,二重フロントの形成が観察された.数値シミュレーションを併用することにより,多孔質構造によって,物質輸送が死活している領域があることが明らかとなった.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 多孔質の層状不均質性が密度差自然対流に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      中西 佑児, 兵藤 陽光, 王 蕾, 末包 哲也
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 ページ: 16-00381

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00381

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional fingering structure associated with gravitationally unstable mixing of miscible fluids in porous media2017

    • 著者名/発表者名
      Sakai, S., Nakanishi, Y., Hyodo, A., Wang, L., Suekane, T.
    • 雑誌名

      Heat Transfer Research

      巻: NA ページ: NA

    • DOI

      10.1615/HeatTransRes.2017016840

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental study of 3D Rayleigh-Taylor convection between miscible fluids in a porous medium2016

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi, Y., Hyodo, A., Wang, L., Suekane, T.
    • 雑誌名

      Advances in Water Resources

      巻: 94 ページ: 224-232

    • DOI

      10.1016/j.advwatres.2016.09.015

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional structure of natural convection in a porous medium: Effect of the dispersion on finger structure2016

    • 著者名/発表者名
      Wang, L., Nakanishi, Y., Hyodo, A., Sakai, S., Suekane, T.
    • 雑誌名

      Intern. J. Greenhouse Gas Control

      巻: 53 ページ: 274-283

    • DOI

      10.1016/j.ijggc.2016.08.018

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional visualization of natural convection in porous media2016

    • 著者名/発表者名
      Wang, L., Hyodo, A., Sakai, S., Suekane, T.
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 86 ページ: 460-468

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2016.01.047

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Three-dimensional finger structure of natural convection in homogeneous and heterogeneous porous medium2016

    • 著者名/発表者名
      Wang, L., Nakanishi, Y., Hyodo, A., Suekane, T.
    • 学会等名
      GHGT-13
    • 発表場所
      The Swiss Tech Convention Center, Lausanne, EPFL
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 多孔質内におけるレイリーテイラー型密度差自然対流2016

    • 著者名/発表者名
      末包 哲也,中西 佑児,テストン アレクシス,王 蕾
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-23
  • [学会発表] 多孔質内非混和性二相流におけるフィンガリングの挙動2016

    • 著者名/発表者名
      泉 玲於奈,末包 哲也
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-23
  • [学会発表] 多孔質内における密度差自然対流~初期状態が対流に与える影響~2016

    • 著者名/発表者名
      中西 佑児, テストン アレクシス, 王 蕾, 末包 哲也
    • 学会等名
      資源素材学会秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-15
  • [学会発表] 多孔質内における混和性二相の自然体対流-分散がフィンガー構造に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      末包 哲也,中西 佑児, 兵藤 陽光, 王 蕾
    • 学会等名
      日本混相流学会混相流シンポジウム2016
    • 発表場所
      同志社大学今出川キャンパス
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-10

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公開日: 2018-01-16  

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