地圏物質移動学

About关于研究室

地下の水と粒子の動きを、流体力学で解き明かす。

地圏物質移動学研究室は、資源や環境にかかわる流体力学と物質移動学を研究しています。
地下の水や、その中を動く微粒子・溶けた物質が、岩のすき間や粒子の層の中をどう移動するのかを調べています。
実験、数値解析、理論解析に加えて、新しい計測システムの開発にも取り組んでいます。
放射性廃棄物の地層処分や、水を使わない鉱石の選別など、資源・環境の課題につながるテーマもあります。

Research研究课题

資源・環境にかかわる流体力学・物質移動学の一環として、地下の水や微粒子、溶けた物質の動きを研究しています。実験、数値解析、理論解析、新しい計測システムの開発と、さまざまな方法で取り組んでいます。

※示意图

すき間を選んで沈む微粒子↗

地下の帯水層のように水で満たされた多孔質体の中で、微粒子がどう沈んでいくかを調べています。条件によって粒子は特定のすき間だけを選んで沈み、横にも動くようになります。このふるまいを、移動式レーザーを使った装置で実験的に調べています。他大学と共同の研究です。

※示意图

亀裂の中を動く溶質を見る↗

岩盤の亀裂のような複雑な形のすき間を、溶けた物質がどう移動するのかを調べています。吸光光度法を応用して、凹凸のある小さな流路の中の銅イオンの動きを見えるようにし、溶質の濃度を可視化・定量化する装置で実験しています。

※示意图

粘土粒子の溶ける速さ↗

放射性廃棄物の地層処分では、地下水の侵入を防ぐ人工バリアとしてベントナイト（粘土の一種）が検討されています。粘土粒子を模した円板状の粒子の並び方を数値解析で求め、粒子の端がどれだけ隠されるかから、粘土粒子の溶ける速さをモデル化しました。このモデルは国内の地層処分の物質移行モデルの一部として使われています。

※示意图

中が透けて見える多孔質体↗

スピノーダル分解という現象のシミュレーションで多孔質体の構造を計算し、特殊な3Dプリンタで透明な多孔質体をつくりました。すき間を満たす液体と屈折率をそろえることで、内部で物質が移動するようすを見えるようにしています。

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