(Special session) Development of CCS / CCUS technology for building a zero-emission society

[3209-16-05] Rayleigh–Bénard convection due to concentration differences in a Hele-Shaw cell

○Ryoga Iwakura^{1[Master’s course]}, Tetsuya Suekane¹ (1. Tokyo Institute of Technology)

Chairperson：任 傑 (秋田大学）

Keywords:Rayleigh–Bénard convection, Hele-Shaw cell, Miscible fluids, Convection onset time

本研究では、混和性流体間の密度駆動型自然対流をヘレショウセルにより二次元的に可視化し、二流体の接触面の初期擾乱が対流の発生時間と混和に要する時間に与える影響を調査した。二酸化炭素貯留技術(CCS)において、塩水帯水層へのCO2の溶解は浮力による漏洩リスクに対する貯留の安全性を高める有効なメカニズムの一つと考えられている。注入されたCO2は密度が小さく浮力により塩水の上に移動するが、CO2が塩水に溶解すると混合流体は塩水よりも高密度となり、密度駆動型の対流を引き起こしCO2の溶解を著しく加速させる。混和性流体の密度駆動対流に関する実験的研究は多く行われているが、密度の異なる二つの流体を設置する際に発生する液体-液体界面の初期擾乱の影響が考慮されていなかった。本研究では、二つの流体を流しながら設置することで初期擾乱を制御可能な実験装置を開発し、初期擾乱が対流の発生時間と混和に要する時間に与える影響を明らかにした。また、室温大気圧条件下で実験を可能にするため、CO2と同様の非線形密度特性を持つMEG(エチレングリコール＋メタノール)を使用した。