地震後の地下岩盤亀裂の急速シーリングに成功！（世界初）～化石ができる仕組み応用、放射性廃棄物やCO₂の地下貯留も可能に～

2024.05.23

　岐阜大学教育学部の勝田長貴教授、名古屋大学博物館の吉田英一教授、山本鋼志特任教授、大学院環境学研究科の淺原良浩准教授、東京大学工学研究科の丸山一平教授（名古屋大学博物館兼任）、日本原子力研究開発機構（JAEA）、積水化学工業（株）および中部電力（株）原子力安全技術研究所の研究グループは、球状コンクリーションの形成プロセスを応用・開発したコンクリーション化剤を用いて、地下350m環境での岩盤亀裂シーリング実証試験を行い、M5.4の直下型地震を含む11回の地震によるシーリング効果の低下と再シーリングも含め、地下水の湧水を抑制（透水性が実験開始直前の1/100〜1/1000に減少）させることに成功しました。このような地震後の岩盤亀裂を、速やかにかつ持続的にシーリングする効果の報告は、世界的にも今回が初めてとなります。
　この手法は、数千年以上もの長期間の地下隔離を必要とする放射性廃棄物の地下隔離・処分のほか、二酸化炭素の地下貯留、石油の廃孔シーリングや、道路・鉄道トンネル周辺岩盤・鉱山掘削に伴う地下水抑制といった、地下環境を活用する地球規模で直面しているエネルギーや環境課題だけでなく、様々なインフラの長期メインテナンスなどのニーズに応用可能であり、メインテナンスフリーを目指す今後の幅広い技術への展開が期待されます。
　本研究成果は、2024年５月22日18時（日本時間）付イギリス科学誌Springer Nature社の「Communications Engineering」に掲載されました。

発表のポイント

球状コンクリーション^注１）を元に開発したコンクリーション化剤による、地下岩盤亀裂シーリング実証試験を幌延深地層研究センター地下研究所（地下350m）で実施した。
約２年間の実証試験によって、岩盤亀裂の地下水透水性が1/100～1/1000に低下し、また期間中に発生した直下型地震により一時的に低下したシーリング性能も速やか、かつ持続的に再シーリングで回復することが確認された（世界初）。
開発したコンクリーション化剤は化石化を応用したメカニズムであり、放射性廃棄物の地下処分や二酸化炭素地下貯留などで、従来のセメント系材料では不可能と考えられてきた数百年以上の岩盤亀裂シーリングが可能である。

^注1)球状コンクリーション：：
炭酸カルシウムを主成分とし、保存良好の化石を内包する球状岩塊のことを言う。海底で堆積した地層中で形成されるもので、メートルサイズでも数年程度であることが明らかとなった。

詳しい研究内容について

地震後の地下岩盤亀裂の急速シーリングに成功！（世界初）
　　～化石ができる仕組み応用、放射性廃棄物やCO₂の地下貯留も可能に～

論文情報

雑誌名：Communications Engineering (2024)
論文名：Post-earthquake rapid resealing of bedrock flow-paths by 'concretion-forming resin'
著　者：H.Yoshida, K.Yamamoto, Y.Asahara, I.Maruyama, K.Karukaya, A.Saito, H.Matsui, A.Mochizuki, M.Jo, N.Katsuta, A.Umemura* & R.Metcalfe
DOI： 10.1038/s44172-024-00216-1