渡邉 則昭

新・地熱資源“超臨界地熱資源”の開発・生産に向けて，最高温度500℃，最大三軸応力150 MPaの条件下の花崗岩に対して，おそらく世界初となる超臨界水圧破砕実験を実施し，き裂形成挙動および浸透率獲得の特徴と，人工き裂システム形成法，特に抽熱に有利な小規模き裂が三次元的に分布した多孔質体型き裂システム形成法に関する基礎的知見を得る。

地盤環境を適切かつ合理的に管理していくためには，土壌からの汚染物質の溶出特性を理解する必要がある。現在，我が国においては，バッチ式溶出試験が主に用いられているが，実環境の再現が期待できるカラム溶出試験（流通式試験）も活用されはじめている。一方，最新の土壌水理学的な研究によれば，『土壌中の流体流動現象は卓越流路の形成で特徴付けられる』。すなわち，土壌の孔隙システムは不均質性を有しており，流体は流動抵抗の小さなパスを選択的に流動するため，卓越流路が形成され，流体流動に寄与する孔隙は全孔隙の一部のみであると考えられる。しかしながら，土壌中での三次元的な卓越流路の形成の定量的な知見は乏しく，卓越流路の形成がカラム溶出試験に及ぼす影響は不明である。そこで本研究では，申請者がこれまでに培ってきた岩石中での卓越流路の可視化および評価法，特にX線CTを用いた手法，を土壌水理学分野へ展開・応用し，土壌中での卓越流路の形成を可視化および評価し，加えて，カラム溶出試験に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。

複数の炭酸塩岩を対象とした流動実験および数値シミュレーション

温泉水-アルミニウム廃棄物反応による地産地消・小規模分散型水素製造技術の実現可能性に関する研究

フラクチャー型油ガス貯留層あるいは地熱貯留層への応用を念頭に、封圧下の花崗岩あるいは炭酸塩岩中フラクチャーに対する流動実験を実施し、毛細管圧力と相対浸透率の関係を明らかにする。加えて、本実験を再現可能なミクロスケール二相流動モデルを開発し、実験では測定困難な飽和率を決定することで、毛細管圧力、飽和率および相対浸透率の関係を明らかにする。

エネルギー供給、環境保全、経済成長の同時達成の観点から、長期的に化石資源以外からの水素製造法の確立が望まれている。このような水素製造法の一つとして、バイオマス（主にグルコース）と水を高温下で処理し、水素を製造する方法が注目されている。しかしながら、理想的には1molのグルコースから12molの水素が得られるはずが、触媒を使用した高温（500℃）処理であっても水素生成量は2molにも満たない。そこで申請者らは、より低温で進行する硫黄の酸化還元サイクルを通じたバイオマスからの水素製造法を考案した。すなわち、①石油精製または地熱地帯で生じる硫化水素を溶解させた水を、工場排熱または地熱を利用して300℃程度に加熱することにより、硫化水素で水を還元し水素を製造する工程と、②消費（酸化）された硫化水素を、還元性バイオマス（主にグルコース）を用い100℃程度で再生する工程を組み合わせた、全く新しい水素製造法である。 この水素製造法に関しては、280℃～320℃での水素生成や、100℃以下での硫黄還元を実証しているものの、これまでに例のない水素生成反応に関しては、未解明な部分がある。本研究では、広範な条件での実験と精緻な分析により、水素生成反応に及ぼす各種パラメータの影響を評価し、速度論的数理モデルシミュレータを構築することによって、最適水素生成反応条件を明らかにする。

エネルギー供給、環境保全、経済成長の同時達成の観点から、長期的に化石資源以外からの水素製造法の確立が望まれている。このような水素製造法の一つとして、バイオマス（主にグルコース）と水を高温下で処理し、水素を製造する方法が注目されている。しかしながら、理想的には1molのグルコースから12molの水素が得られるはずが、触媒を使用した高温（500℃）処理であっても水素生成量は2molにも満たない。そこで申請者は、より低温で進行する硫黄の酸化還元サイクルを通じたバイオマスからの水素製造法を考案した。すなわち、①石油精製または地熱地帯で生じる硫化水素を溶解させた水を、工場排熱または地熱を利用して300℃程度に加熱することにより、硫化水素で水を還元し水素を製造する工程と、②消費（酸化）された硫化水素を、還元性バイオマス（主にグルコース）を用い100℃程度で再生する工程を組み合わせた、全く新しい水素製造法である。 この革新的水素製造法に関しては、硫化水素を含有する熱水（280℃～320℃）からの水素生成や、グルコースを用いた100℃以下での硫黄還元を実証しているものの、特にこれまでに例のない水素生成反応に関しては、未解明な部分が多く残っている。そこで本研究では、広範な条件での実験と精緻な分析に基づいて水素生成メカニズムを明らかにする。具体的には、急速昇温・冷却を可能とする反応容器を用いて、水素生成反応に及ぼす各種パラメータの影響を評価し、速度論的数理モデルシミュレータを構築することによって、最適水素生成反応条件を明らかにする。

エネルギー供給、環境保全、経済成長の同時達成の観点から、長期的に化石資源以外からの水素製造技術の確立が望まれている。本技術は、①地熱地帯または石油精製で生じる硫化水素を溶解させた水を、地熱または廃熱を利用した加熱により、硫化水素で水を還元し水素を製造する工程と、②消費(酸化)された硫化水素をバイオマス(グルコース等)で再生(還元)する工程を組み合わせた、水素製造技術である。本申請では、両反応工程を精度良く再現できる装置作製と実験実施に加え、速度論的数理モデルシミュレータ構築により、水素製造条件の最適化を図る。本技術完成により、被災地域の地熱資源やバイオマスを積極的に利用した水素製造の展開が期待できる。

勇払油・ガス田では、AEおよび坑井データと調和的なDFNモデルに基づく生産シミュレーションが実施されたが、坑井間の生産能力の差が説明できていない。そこで独自に開発した新コンセプトのDFNモデルシミュレータGeoFlowによる優先流路分布の評価等を通じてこの現象の解明に挑戦する。また、き裂型貯留層におけるき裂分布、応力場および優先流路分布との関係性を明らかにし、坑井ロケーションの最適化を検討する。

地下き裂中で水酸アパタイト多孔体を合成し、汚染地下水の反応性バリアとする技術の開発に関する研究

250℃以上のアルカリ熱水中では硫化水素（HS-）を還元剤として水から水素が生成するが、同時にHS-からS2O32-やSO32- が生成するため、水素生成はやがて停止する。しかし申請者らの研究グループは近年、この系に還元性のある有機物（バイオマス）を連続的に投入することでS2O32-やSO32-からHS-を再生し、持続的に水素生成ができる可能性を見出した。そこで本研究では、水熱反応を利用した硫黄の循環的酸化還元による水からの持続的水素製造プロセスを提案し、その実現に向けた基礎的研究を実施する。

本邦勇払やベトナム国ランドンに代表される「き裂型油ガス貯留層」に関して、貯留層を構成する重要な要素であるき裂の間隙構造について、寸法依存性を実験的に明らかにした上で既存のDiscrete Fracture Network（DFN）モデルに組み込み、貯留層の精密モデリングを実施する。これにより、流路構造の三次元化など貯留層の実態把握を試み、き裂型貯留層の適正生産プロセスに関する基礎的検討を実施する。

き裂内に発生する卓越流路を検出する方法の数値シミュレーションによる検討