自然構造デザイン研究分野

流動創成研究部門

Creative Flow Research Division

自然構造デザイン研究分野

Design of Structure and Flow in the Earth Laboratory

(兼)教授
伊藤 高敏
Concurrent Professor
Takatoshi
Ito
助 教
鈴木 杏奈
Assistant Professor
Anna
Suzuki

自然構造デザイン研究分野では,自然が作り出した「形」とそこでの「流れ」に関する研究を行っています。地殻は,メタンハイドレードなどの新しい地下資源や地熱などエネルギー供給の場, また,排出されたCO2や放射性廃棄物の処分の場として,これからのエネルギーシステムの重要な役目を担います。しかしながら,地下岩石構造は複雑であり,地殻の工学的利用には自然界における流体流動と調和した設計が必要です。 本研究室では,不均質な地下き裂岩体における移動現象を評価し,地殻を利用した持続的なエネルギーシステムを設計しながら,人間が自然と共存するためのシステムデザインを目指します。

We undertake study on “structures” formed by the Earth and the “flow” in the system. Subsurface plays an important role on long-term and large-scale energy circulation systems (i.e., productions of energy resources and geothermal energy, and repositories of CO2 and nuclear waste). Since structures of the rock are complex, the geological developments require integrated design in natural fluid flow. We pursue research on transport phenomena in heterogeneous fractured rocks and design of sustainable energy systems for forging mutually beneficial relationship between human beings and nature.

持続的な地殻エネルギーシステムの設計
Design of sustainable geo-energy systems
             

地下の熱源を利用する地熱発電は、発電に利用した水を地下の熱で再び温める循環サイクルをつくることによって,持続的なエネルギーシステムを構築できます。 本研究では,流動評価を行うトレーサー試験を軸にして,持続的な水の循環サイクルをつくるための最適なデザイン手法を開発します。

Geothermal energy can provide a sustainable energy system by creating water circulation due to reinjection of used water. We propose methodologies for designing well conditions (e.g., positions, temperature) based on tracer test.

岩石構造の定量的評価と流体流動実験
Geometric fracture characterization and fluid flow experiment
             

幾何学を用いて複雑なき裂構造を定量的に評価し,構造と流動特性との関係性を解明します。 3Dプリンタを用いてき裂構造をコントロールした試験片を作成することによって,既存のコア実験や数値シミュレーションでは検討が不十分だった条件での流動実験をすることができます。

Fracture structures are evaluated in geometries, and flow experiment is conducted to reveal the relationship between the structures and the hydraulic properties. By using samples created by a 3D printer, we can examine several aspects of fluid dynamics in fractured rocks.

複雑系での移動現象解明
Characterization of transport phenomena in complex media

均質媒体を仮定したモデルでは表現できないき裂性岩体内の移動現象を表すために,nonlocalモデル(非整数階微分など)の開発を行います。

Complex fractured rocks generate anomalous transport phenomena, which cannot be described by conventional transport models. Nonlocal models (i.e., fractional diffusion models) are developed to reproduce complex transport phenomena.

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