漏出シナリオに基づく海中 CO 2 拡散シミュレーション技術開発
公益財団法人地球環境産業技術研究機構
内本

CO 2 貯留研究グループ

圭亮,中島崇裕
要旨

海底下に CO2 を貯留する場合、万が一、貯留した CO2 が海底から海中へと漏出した場合を想定して海洋環境への影響をあらかじめ評価しておくことや、貯留後にCO2 が漏出していないか海洋環境の監視（モニタリング）を行うことが海洋汚染防止法によって規定されている。これらは社会受容性を考える上でも重要なことと考えられている。
海洋環境への影響評価は漏出を仮定したシミュレーションで行う。我々はそのシミュレーションのための数値モデルの開発を行っている。シミュレーションは地層中のシミュレーションと海洋中のシミュレーションという 2 つのパートにわけて行う。地層中のシミュレーションでは、断層や廃坑井などの移行経路を想定したうえで、貯留層から海底への移行シミュレーションを行う。移行シナリオ/経路策定については、科学的根拠に基づき浸透率等の物理パラメタを設定する。この地層中の移行シミュレーション結果は、次の海洋中のシミュレーションにおける海底面へのCO2 漏出レートとして用いられる。海洋中のシミュレーションでは、海水中の CO2 の広がりのシミュレーションを行う。海水中で CO2 は流れによって運ばれて広がっていく。そのため、海洋中のシミュレーションでは現実的な海の流れを再現することが重要となる。本講演では、RITE で開発・構築中の地層中、海洋中の数値モデルについての概略をお話する。
貯留後の海洋環境モニタリングにおける課題の一つは、どのようにして漏出を検知するかということである。海洋中の CO2 濃度は自然変動が大きいため、高い値の CO2 濃度が測定されても、自然変動によるものなのか、漏出によるものなのか、判断が難しい。海水中CO2 濃度の自然変動の主要な要因の一つは光合成によるCO2 の除去及びO2 の生成と、呼吸・分解による CO2 の生成及びO2 の除去である。したがって、CO2 とO2 の濃度には相関関係があると考えられる。そこで、我々は、CO2 濃度だけでなく、溶存酸素濃度（DO）もモニタリングし、自然変動か漏出かの判断をCO2 濃度だけでなく O2 濃度も考慮して行う新たな手法を提案する。

Development of numerical models for the dispersion of CO2 in the sea corresponding tosome leakage scenarios
Keisuke Uchimoto, Takahiro Nakajima
Research Institute of Innovative Technology for the Earth
In order to store CO2 under the seabed in Japan, it is required by law to assess
the impacts of unexpected leakage on the marine environmental before injection and tomonitor the marine environment to detect unexpected leakage after injection. These are
essential not only to comply with the law but also to gain public acceptance.
The assessment of the impacts on the marine environment is conducted withthe simulations of CO2 leakage. We have been developing and constructing
numerical models for the simulations. CO2 migration from the reservoir to thesurface of the seabed is projected by numerically examining hypothetical cases inwhich potential leakage pathways are defined reasonably. Their model parameters
are determined through the review of papers reporting faults/fractures in Japan. A
set of parameters are chosen to construct a fault/fracture model which leads to theworst seepage cases. The results of the calculations with the model are utilized in
the simulations of CO2 dispersion in seawater and the development of themonitoring plans for seawater quality. In the simulation, since leaked CO2 isdispersed mainly by ocean flows, it is important to represent realistic flows in themodel. In this talk, we will outline the models for both geological formations andocean that RITE have developed and constructed.
In the marine monitoring after injection, there is a significant question tobe solved: how we judge whether CO2 leaks or not. Even with detecting ahigh concentration of CO2, it is not always adequate to judge there is a leakage
because the natural variability of CO2 concentration is large in the ocean. The main
factors for the variation ofrespiration

andCO2concentration include photosynthesis; anddecomposition. The former produces O2 and consumes CO2 andthe latter conversely produces

CO2andconsumes O2. Therecanbe thecorrelation between the concentration of CO2 and that of O2. We will explain to
you our proposal of a new method where the concentration of O2 as well as that ofCO2 is used to judge the measured high concentration of CO2 is due to naturalvariability or a leakage of the stored CO2.