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インフラの「化石化」亀裂が地震にも耐える密閉性を生み出す

深井戸や有害物質の廃棄など、地下活動のさまざまな形態では、岩石を長期間封じ込める必要があります。研究者チームは、化石化プロセスに基づいて「コンクリート形成樹脂」を使用して岩石の亀裂や割れ目を封じる革新的な方法を開発した。この結果は、 通信工学。 放射性廃棄物や二酸化炭素などの汚染物質の地下処分には、特有の課題があります。汚染物質の放出を防ぐには、調査に使用する立坑や掘削孔を密閉し、長期間にわたって岩石からの漏出がないことを確認する必要があります。残念ながら、現在のセメント系密閉材は長期的な機能性と耐久性を備えていません。特に日本のような地震の多い国では、将来的に漏出などの問題を引き起こす可能性があります。 解決策を見つけるために、名古屋大学博物館の主任研究員である吉田秀和氏は、炭酸カルシウム凝結体における化石保存の専門知識に目を向けました。 彼は、そのような結石は数週間から数年以内に非常に急速に形成され、結石中の化石は、風化や地震の擾乱が起きやすい場所から採取された場合でも、何百万年も驚くほど無傷のままであることを理解していました。 彼は、同様のアプローチを産業分野で使用できる可能性について考えました。 吉田さんは「結石の中の保存状態の良い化石は、自然環境の中で何万年、何十万年も風化などに耐えてきたことが分かった」と話した。 「結石がどのくらいの速さで形成されるのか、そしてなぜ内部の化石が非常によく保存されているのかを研究することでインスピレーションを得ました。」 化石が長持ちする理由の 1 つは、コンクリーション プロセスです。これは、地下水中のミネラルが水から沈殿し、有機物の周りに蓄積する自然な化石化プロセスです。地下水中の方解石は、遺物の周囲に結晶を形成して周囲の堆積物を結合し、遺物を密封します。このメカニズムにより、結晶がマイクロメートル サイズの小さな隙間さえも塞ぐ、ほとんど侵入不可能な化石が生まれます。 研究者たちは、この結石形成プロセスに基づいて、2 つの物質を混合して「結石形成樹脂」を開発した。この樹脂は、水が注入されると方解石を形成するのに必要なイオンを保持する。方解石は亀裂や穴の中に侵入できない結晶を形成し、自然界で見られる結石形成プロセスをはるかに速く再現する。 日本最北端の島、北海道の地下350メートルの地下実験室で行われた試験で、研究者らは樹脂ベースの材料が驚くべき密閉能力を持つことを発見した。岩石内の流路に塗布すると、完全にかつ迅速に密閉された。 この地域では、マグニチュード 5.4 の地震を含む 2 日間で 6 回の地震が発生し、樹脂は究極のテストを受けました。テスト期間中にさらに 5 回の地震があったにもかかわらず、亀裂は閉じたままでした。実際、開いた亀裂は結晶が再形成されるにつれて再び閉じました。 「地震は偶然の一致でした。私たちは決して予想も計画もしていませんでした」と吉田氏は語った。「私たちにとっては驚きでしたが、この材料の性能を確認する絶好の機会でした。地震後の亀裂の修復を含め、岩石の亀裂に対するこれほど迅速で持続的なシール効果は、これまで報告されたことがありません。従来のセメント材料では、このような結果は得られません。」 同グループは、日本原子力研究開発機構、積水化学工業、中部電力と緊密に連携して、樹脂の商業化を確実に行っている。 試験の成功を受けて、研究チームは、放射性廃棄物と二酸化炭素の長期地下隔離、放棄された油井の封鎖、岩石や鉱山の掘削中の地下水管理、道路などの老朽化したインフラの亀裂の修復など、幅広い応用を期待している。そして建物。 #インフラの化石化亀裂が地震にも耐える密閉性を生み出す