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2013 Fiscal Year Annual Research Report

ハイブリッドX線CT法によるマクロ-ミクロ流動・岩盤破壊評価法の高度化

Research Project

Project/Area Number 23560987
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

佐藤 晃  熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (40305008)

KeywordsCO2地中貯留 / X線CT / 画像解析 / CO2貯留 / 微視き裂 / 多孔質材料
Research Abstract

放射性廃棄物の地層処分やCO2地中貯留では深度300m~700m程度の大深度岩盤が利用対象である。このような計画を安全に遂行するためには10MPaを超えるような高封圧環境下での水あるいはCO2といった流体の流動現象ならびに対象岩盤の空隙構造や亀裂進展といった破壊現象の高精度評価法の確立が必要不可欠である。本研究では、μフォーカスX線CTと産業用X線CT法を組み合わせたハイブリッドX線CT法により,高圧特殊環境下における流動・破壊現象を,岩盤を構成する粒子レベルのミクロスケールから岩盤マスとしてのマクロスケールまでの高精度評価法を確立した。
本研究ではまず,空隙率のみならず,空隙間の連結および空隙内流動に関与する空隙構造を明らかにするためのトレーサー試験法を開発した。これにより単独のX線CT撮影では評価が困難な空隙分布ら微視き裂の分布が,3次元的に統計処理を行うことが可能になった。
次に本研究では,産業用X線CTスキャナーにより,超臨界状態にあるCO2の巨視的スケールの流動現象を可視化すると共に,具体的に貯留率を評価し,岩石内空隙構造(堆積層の分布)あるいは巨視的な空隙分布が貯留率に与える影響を評価した。同時に,μフォーカスX線CTスキャナーにより,空隙スケールでのCO2の存在形態を明らかにすると共に,新たに開発したヒストグラム差分法によりミクロスケールでの貯留率の評価に成功した。また,空隙や試料内部の微視き裂が2相流流動現象に与える影響についても考察し,水飽和岩石試料への圧入については,水の粘性が大きく影響していることを明らかにした。

  • Research Products

    (7 results)

All 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Analysis of the tracer diffusion phenomena through cracks in the porous media by means of X-ray CT2013

    • Author(s)
      Akira Sato
    • Journal Title

      Materials Sciences and Applications

      Volume: Vol.4, No.8A Pages: 18-31

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ISRM Suggested Method for the Needle Penetration Test2013

    • Author(s)
      Resat Ulusay, Omer Aydan, Zeynal A. Erguler, Dominique J.M. Ngan-Tillard, Takafumi Seiki, Wim Verwaal, Yasuhito Sasaki, Akira Sato,
    • Journal Title

      Rock Mechanics and Rock Engineering

      Volume: 1 Pages: 27

    • DOI

      10.1007/s00603-013-0534-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 石造文化財保護を目的とした Aquo-Siloxane法による水分保持特性の分析2013

    • Author(s)
      佐藤 晃,金山脩平,小畑三千代,豊海 彩
    • Journal Title

      Journal of MMIJ

      Volume: 129 Pages: 529-537

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Introduction of X-Earth Center and the applications of X-ray CT to Rock Mechanics2013

    • Author(s)
      Akira Sato
    • Organizer
      International Workshop on Rock Mechanics in Chongqing University (MMIJ Special Session)
    • Place of Presentation
      Chongqing, China
    • Year and Date
      20131112-20131112
    • Invited
  • [Presentation] X線CT法による多孔質内流動現象の可視化と分析2013

    • Author(s)
      佐藤晃
    • Organizer
      資源・素材 2013(札幌)
    • Place of Presentation
      札幌,北海道大学
    • Year and Date
      20130903-20130905
  • [Presentation] Visualization and analysis of material advection in porous media by X-ray CT method2013

    • Author(s)
      Akira Sato
    • Organizer
      Yonsei-Kumamoto Univ. Geo-Workshop
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      20130827-20130827
  • [Presentation] Visualization of CO2 Migration Process in Rock by Hybrid X-Ray CT Method2013

    • Author(s)
      Akira Sato
    • Organizer
      Tomography of Materials and Structures
    • Place of Presentation
      Gent, Belgium
    • Year and Date
      20130702-20130705

URL: 

Published: 2015-05-28  

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