(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮蔽物に遮られて視認不可能な空間に存在する、密度差０％以上２％以下の海水と二酸化炭素との間に形成された界面を可視化する方法であって、
前記海水または二酸化炭素の一方にあらかじめＸ線に反応して造影作用を生むアルミ粉末あるいはＸ線造影剤を混入しておき、前記界面とその周辺にＸ線を照射し、該Ｘ線の投影像をもとに前記界面を視認可能に再現することを特徴とする低密度比界面の可視化方法。
【請求項２】
遮蔽物に遮られて視認不可能な空間に存在する、密度差０％以上２％以下の海水と二酸化炭素との間に形成された界面を可視化する可視化装置であって、
Ｘ線源と、該Ｘ線源から照射されて前記界面とその周辺を透過したＸ線を検出し該Ｘ線の投影像を写すカメラと、前記投影像を表示するモニタと、該モニタに表示された画像を記録する画像記録手段と、前記モニタに表示された画像を解析する画像解析手段とを備えることを特徴とする低密度比界面の可視化装置。
【請求項３】
前記空間を、前記海水と二酸化炭素とを充填した鋼管の内部とすることを特徴とする請求項２記載の低密度比界面の可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１  】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密度比の低い界面の可視化方法および可視化装置に関する。
【０００２  】
【従来の技術】
近年、地球温暖化が大きな問題となっている。これに伴い、地球規模で気候変動を引き起こす可能性があるとされる二酸化炭素（ＣＯ２）の大気中における濃度の上昇を抑えることが特に重要となってきている。
【０００３  】
その対策のひとつとして、火力発電所等から排出される二酸化炭素を回収して海洋に送り込み、長期にわたって二酸化炭素を大気から隔離するという構想が練られているが、その成立にあたっては二酸化炭素を送り込む海洋において新たな環境破壊を引き起こさないようにすることが必要となっている。
【０００４  】
二酸化炭素を海洋に送り込むには、二酸化炭素を海水中に溶かし込んで薄く希釈する方法が提案されている。この方法では、二酸化炭素を薄く希釈し広く拡散させることで、本来海水中に溶解している二酸化炭素の濃度がある程度上昇するに留まり、海洋の環境破壊を引き起こす原因とはならないと考えられている。
【０００５  】
こういった溶解拡散型の二酸化炭素処分方法は、具体的な実施の仕方として、次のような検討がなされている。まず、回収した二酸化炭素を液化したうえで船舶に搭載する。そして、海洋上を移動しながら、船舶から海中の中層（２０００ｍ程の深さ）まで吊り降ろされた放流管を通じて液化二酸化炭素を放流するのである。
【０００６  】
これによると、放流管の先端から放出された液化二酸化炭素の液滴は、上昇する過程で周辺の海水中に溶け込んでいき、ある深さまで上昇するころにはすべて海水中に溶け込んで消滅してしまう。
【０００７  】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような二酸化炭素の処分方法を実施可能なレベルにまで技術を確立するべく、鋭意研究が進められているが、現在のところ問題となっているのが、放流管内部において二酸化炭素と海水との界面で起きる現象の解析を如何にして行うかということである。
【０００８  】
放流管に二酸化炭素の加圧導入を開始すると、管内の海水面が徐々に押し下げられていき、最終的に放流管の先端から二酸化炭素が放出されると考えられるが、深さ約２，３００ｍから２０００ｍまでの海中では、水温は５℃前後、さらに二酸化炭素と海水との界面を挟んで二酸化炭素の密度は約１０００ｋｇ／ｍ３、海水の密度は１０００〜１０２０ｋｇ／ｍ３程になり、界面付近では管路を塞ぐように二酸化炭素の水和物（クラスレート、ハイドレート；密度は約１１１０ｋｇ／ｍ３）が生成される条件が整うことが予想される。
【０００９  】
ここで、図２に示す二酸化炭素の相状態線図をもとに水和物の生成条件を説明すると、温度が約−２℃から約１０℃、圧力が約１２ａｔｍ以上の領域（図中に斜線で示した範囲）においてその条件が揃うと見られる。
【００１０  】
放流管の内部においてこのような生成条件が整い、二酸化炭素の水和物が生成されて管路が閉塞すると、そこから下には二酸化炭素を押し込めなくなってしまうのである。
【００１１  】
そこで、上記のような環境を擬似的につくり、水和物生成の過程を調べようとする試みがなされているが、以下のような点が問題となっている。
放流管には鋼管を使用するので、外部からその現象を肉眼で観察することは不可能である。そのため、Ｘ線を利用して管内を観察しようとしたが、二酸化炭素の水和物と海水、および液体二酸化炭素との密度にほとんど差がない、すなわち密度比が低いことから、Ｘ線の投影像に界面が明確に写らず、ほとんど判別できない。
【００１２  】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、上記のように肉眼では視認できない箇所に存在する低密度比の界面を可視化して、該界面において起こる現象を観察できるようにすることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の低密度比界面の可視化方法、ならびに可視化装置を採用する。すなわち本発明に係る請求項１記載の低密度比界面の可視化方法は、遮蔽物に遮られて視認不可能な空間に存在する、密度差０％以上２％以下の海水と二酸化炭素との間に形成された界面を可視化する方法であって、前記海水または二酸化炭素の一方にあらかじめＸ線に反応して造影作用を生むアルミ粉末あるいはＸ線造影剤を混入しておき、前記界面とその周辺にＸ線を照射し、該Ｘ線の投影像をもとに前記界面を視認可能に再現することを特徴とする。
【００１４】
この可視化方法においては、界面を形成する海水または二酸化炭素の一方にアルミ粉末あるいはＸ線造影剤を混入しておくことで、Ｘ線の投影像に界面がより明確に現れることとなり、この投影像をもとに界面を視認可能に再現することによって、直接的には視認不可能な空間に存在する界面の状態を観察することができる。
【００１７】
請求項２記載の低密度比界面の可視化装置は、遮蔽物に遮られて視認不可能な空間に存在する、密度差０％以上２％以下の海水と二酸化炭素との間に形成された界面を可視化する可視化装置であって、Ｘ線源と、該Ｘ線源から照射されて前記界面とその周辺を透過したＸ線を検出し該Ｘ線の投影像を写すカメラと、前記投影像を表示するモニタと、該モニタに表示された画像を記録する画像記録手段と、前記モニタに表示された画像を解析する画像解析手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の低密度比界面の可視化装置は、請求項２記載の低密度比界面の可視化装置において、前記空間を、前記海水と二酸化炭素とを充填した鋼管の内部とすることを特徴とする。
【００２１】
この可視化装置においては、海水と二酸化炭素との界面とその周辺を透過したＸ線の投影像をカメラで写し、その投影像をモニタに表示することで界面の状態をモニタを通して観察することができる。
【００２２  】
また、画像記録手段や画像解析手段を備えることにより、カメラで撮影した画像を管理したり分析したりすることが容易に可能になる。
【００２３  】
【発明の実施の形態】
本発明に係る低密度比界面の可視化方法および装置の実施形態について説明する。
図１には本発明に係る可視化装置の構成を示す。図において、符号１はＸ線源、２はＸ線源１から照射されたＸ線を検出し該Ｘ線による投影像を写すカメラ、３はカメラ２に写された投影像を表示するモニタ、４はモニタ３に表示された画像を記録する画像記録装置、５はモニタ３に表示された画像を解析する画像解析器、である。また、Ａは上述した放流管と同じ材質、形状の鋼管であり、その内部には気体もしくは液体の二酸化炭素ＣＯ２（Ｇ），ＣＯ２（Ｌ）と、海水が入れられている。これらの要素はすべてＸ線防護壁Ｂに覆われた実験室に設置されている。
【００２４  】
また、実験室内は深さ約２、３００ｍから２０００ｍまでの海中と同様の温度条件が再現され、さらに少なくとも鋼管Ａの内部は上記の海中と同様の圧力条件が再現され得るような設備が設けられている。
【００２５  】
次に、上記可視化装置を使って鋼管Ａ内の状態を観察する手順について説明する。
当然のごとく、鋼管Ａ内部の状態を外から視認することはできない。そこで、鋼管Ａに導入される海水にはあらかじめ微細なアルミ粉末を混入しておく。
そして、実験室内を深さ約２、３００ｍから２０００ｍまでの海中と同じ環境に近づけると、管内の気体二酸化炭素ＣＯ２（Ｇ）は液体二酸化炭素ＣＯ２（Ｌ）へと相を変化させ、さらに海水Ｗとの界面付近では管内を塞ぐように二酸化炭素の水和物（クラスレート、ハイドレート）Ｃが生成されると予想される。
【００２６  】
実験室内を深さ約２、３００ｍから２０００ｍまでの海中と同じ環境下としたうえで、Ｘ線源１から鋼管Ａに向けてＸ線を照射し、その投影像をカメラ２で撮影する。カメラ２で撮影された投影像をモニタ３に表示すれば、鋼管Ａ内部の二酸化炭素ＣＯ２（Ｇ），ＣＯ２（Ｌ）や海水Ｗ、二酸化炭素ＣＯ２（Ｌ）と海水Ｗとの界面の状態を、モニタ３に写し出された映像として視認可能となり、二酸化炭素の水和物Ｃの生成状態を観察することができる。
【００２７  】
モニタ３に映し出された映像は、画像記録装置４に記録して保存することが可能である他、画像解析器５によって映像の色やコントラストを強調する等して編集し、管内の状態をわかり易くすることも可能である。
【００２８  】
なお、カメラ２で撮影された投影像をデジタル化すれば、モニタ３、画像記録装置４、画像解析器５をパソコンに置き換えて同等の情報管理を行うことも可能である。
【００２９】
また、本実施形態においては造影物として微細なアルミ粉末を採用したが、その他に医療用のＸ線造影剤を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る低密度比界面の可視化方法によれば、界面を形成する海水または二酸化炭素の一方にアルミ粉末あるいはＸ線造影剤を混入しておくことで、Ｘ線の投影像に界面がより明確に現れることとなり、この投影像をもとに界面を視認可能に再現することによって、鋼管の内部のように直接的に視認不可能な空間に存在する海水と二酸化炭素との界面の状態を観察することができる。
【００３２】
本発明に係る低密度比界面の可視化装置によれば、海水と二酸化炭素との界面とその周辺を透過したＸ線の投影像をカメラで写し、その投影像をモニタに表示することで界面の状態をモニタを通して観察することができる。また、画像記録手段や画像解析手段を備えることにより、カメラで撮影した画像を管理したり分析したりすることが容易に可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図であって、可視化装置の構成を示す概略図である。
【図２】二酸化炭素の水和物の生成条件を説明するために用いる相状態線図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線源
２  カメラ
３  モニタ
４  画像記録装置
５  画像解析器
Ａ  鋼管
【図１】
0003609047.tif 000002
【図２】
0003609047.tif 000003