高圧水充填多孔質における超臨界二酸化炭素の浸透・閉塞を伴う移流拡散現象の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450081
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (10173204)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津島 将司 東京工業大学, 工学部, 助手 (30323794) ; 末包 哲也 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 助教授 (30262314)
• Keywords: 地中隔離 / 二酸化炭素 / 多孔質 / MRI / LBM

Research Abstract

本研究は、超臨界CO2に対して耐腐食性で非磁性の特殊試料管により構成され、核磁気共鳴画像計測装置(MRI)を用いて高温高圧化での計測を可能とする実験システムを構成し、試料管内の多孔室の孔径・構造に依存して超臨界状態CO2が浸透または閉塞する機構を明らかにし、移流拡散現象を解明することによりその知見を得ることを目的としている。
非磁性特殊耐圧樹脂のポリアミドイミドで製作した超高圧MRI用試験管(耐圧100気圧、外径50mm、内径30mm、長さ300mm)に、多孔質材として帯水層中の砂粒を模擬したビーズを充填した後、イオン交換水を注入し、昇圧した。超臨界状態CO2が地下帯水層に注入されると、比重約0.7の超臨界CO2は、高圧水で充填された砂粒により形成された多孔質状の地下帯水層を浮力により上昇し、帯水層上部の岩盤において上昇運動が停止することが想定されているが、この現象を基礎的に解明するために試料管下部より超臨界CO2を注入し、超臨界CO2が、多孔質内を浮力により浸透する画像計測を磁気共鳴マイクロイメージング装置(MRI)(現有設備)を用いて行った。温度、圧力の違いにより、超臨界CO2の密度、粘性が著しく異なり、上昇度が異なることを明らかにした。また、実際の帯水層の中のサンプルとして、ベリア砂岩を用いて磁気共鳴イメージングを行い、測定のための基礎的なデータとして、水と重水を濃度を変えて測定を行った。信号強度がガラスビーズに対して3%程度に減少するものの、重水の濃度の増加に伴い信号強度が減少することを計測することができた。

Research Products

• [Publications] 末包哲也, 岩谷聴, 平井秀一郎, 惣川真吾, 津島将司: "地下貯留における超臨界CO_2の多孔質内流動"第39回日本伝熱シンポジウム. Vol.I. 305-306 (2002)