採掘に成功しました！地下4200メートルの温度を体感

資源として、高温岩石は常に科学技術分野で大きな可能性を秘めた将来のエネルギー源の 1 つと見なされてきました。高温乾燥岩石とはいったい何でしょうか？それをどう活用すればいいのでしょうか?

高温岩体とは何ですか?

宇宙から見ると、地球は青い惑星です。しかし、地球の表面から内部に入ってみると、そこは高温に満ちた火の玉であることがわかります。

地球の中心部は太陽の表面温度と同程度の6000度の温度になっており、大量の放射性物質の崩壊によって熱が放出され続けています。地球の中心から表面にかけて、温度は徐々に下がり、最終的には人間が生存できるほど低くなります。

人間の足元から約3〜10キロメートル下に、大量の熱エネルギーを蓄えた巨大な岩石が存在します。科学者たちはこれを高温乾燥岩石と呼んでいます。それが発見された瞬間から、人類は常にそれを開発し、利用したいと考えてきました。しかし、この夢が実現したのは 1974 年になってからでした。

高温乾燥岩石を採掘するにはどうすればいいですか?

温泉のような高温乾燥岩石は地熱資源の一種です。しかし、その位置と高温により、高温乾燥岩石の採掘は極めて困難になります。高温の乾燥した岩石は地下3～10キロメートルに埋もれており、その温度は200度以上、最高で1,000度近くになります。地下の高温と高圧により、人間は地球内部に入ることができません。

現在、人類が掘削した地下の最深部はわずか12.2キロメートルですが、それには22年かかりました。石油を採掘するための通常の油井は、約3キロメートルの深さが必要です。地下3キロメートル、あるいは10キロメートルまで掘削するのは極めて困難です。

より浅い高温の乾燥した岩石を見つけてその熱を抽出する方法は、科学研究者が克服しなければならない技術的な課題となっている。

高温岩石の位置まで井戸を掘り、圧力をかけて水を注入すると同時に、高温岩石を破砕して亀裂を作ります。これらの隙間を通過すると、水は高温の水または蒸気に変化し、別の井戸から出てきます。これは伝統的な高温岩石採掘のプロセスです。

我が国の革新的な重力ヒートパイプ技術は、高温の乾燥岩石層の奥深くにヒートパイプを挿入するというものです。ヒートパイプの壁は熱伝導率が非常に高い素材です。ヒートパイプ内には沸点が非常に低いアンモニア水が充填されています。アンモニア水は熱い井戸壁に接触するとすぐにアンモニア蒸気に変わり、重力の作用で地面に戻ります。重力ヒートパイプ技術では、岩石を破砕したり他のエネルギーを消費したりすることなく、井戸を掘るだけで済みます。より安全でエネルギー効率の高い技術です。

中国の研究者たちは10年以上の努力を経て、高温岩石採掘における新たな革新を成し遂げた。 2022年1月、中国が開発した4,200メートルの重力熱パイプ採熱試験装置が試運転に成功し、国内で初めて高温岩体熱エネルギーの長距離輸送を実現し、中国の高温岩体の開発と利用に技術的な基礎を築いた。

高温乾燥岩石の有望地

過去200年にわたり、石油や石炭などの化石燃料は人類社会の急速な発展を推進してきました。しかし、時が経つにつれ、再生不可能な化石エネルギーの埋蔵量は減少しつつあります。同時に、化石エネルギーの燃焼によって引き起こされる汚染問題もますます深刻化しています。

そのため、近年ではグリーン新エネルギーの開発と利用が世界的な目標となっています。高温乾燥岩石は、その豊富な埋蔵量とクリーンな状態から、新たなエネルギー源として大いに期待されています。

中国地質調査所の評価によれば、わが国の地下3～10キロメートル以内の高温岩体の埋蔵量は、標準石炭換算で856兆トンに相当する。 2021年、我が国の年間エネルギー消費量は標準石炭換算で52.4億トンでした。高温岩体を大規模に採掘できれば、我が国のエネルギーの重要な補完となるでしょう。

過去10年間、中国の科学者たちは高温乾燥岩石の採掘に関する多くの革新的な研究と開発を行ってきました。現在、中国の高温岩体の掘削深度は4キロメートルを超えており、探査はさらに深い層へと進んでいる。

出典: CCTV科学教育

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