東北大学大学院工学研究科 附属先端材料強度科学研究センター

Research subjects for design of subsurface systems and applications

地殻は多数の天然き裂を含む複雑系である。また、環境に調和したエネルギー・物質循環の場として有用な空間でもある。クリーンなエネルギー生成システムの創成を目指した、人工的な水のクローズドループシステムを地下き裂を制御することにより創成する能動的地殻エネルギー抽出法の設計法の開発に関する研究、さらに温暖化ガスであるCO2地下貯留法の開発や高レベル放射性廃棄物の地下保管法の長期信頼性に関する検討を行い、インナースペースをエネルギー・物質循環の場として利用するための研究を推進している。

Numerical simulation of hydraulically stimulated geothermal reservoir (by Fracsim-3D)

地殻深部からの熱抽出を設計するための学術的基礎の構築を目的として、人工的に作成した熱交換面を利用する次世代型地熱エネルギー開発ならびに既存地熱貯留層の性能向上に関する研究を行っている。地質情報から推定した天然き裂分布の複雑系モデルに基づく水圧破砕解析法、貯留層内の流体・熱移動解析法を連成させた長期抽熱性能予測シミュレーションコード（FRAC-SIM）を開発し、水圧破砕により誘起される貯留層の形状・規模、抽熱性能の経時変化を予測することを可能にしている。また、既存地熱貯留層の直下に拡がる水の臨界点を超える超高温岩体からの抽熱を目的とした先導的研究を行っている。

Possible mechanisms for CO2 geological sequestration

CO2地下貯留のポテンシャルならびに信頼性を評価することを目的として、岩石/水/CO2系における短期および長期の物理・化学的相互作用に関する実験的研究を推進している。吸脱着等温線図を測定することにより、CO2の岩石への吸着現象が地下貯留に大きな影響を及ぼす可能性のあることをはじめて見出している。また、CO2貯留層の進展特性ならびに岩体の力学的・化学的安定性を評価するために、CO2地下注入の数値解析を行っている。地殻システムの工学による、CO2循環技術の構築を目指す。